Studija biogas_Martinov i saradnici_maja 2011.pdf

Republika Srbija AP Vojvodina Pokrajinski sekretarijat za energetiku i mineralne sirovine

STUDIJA O PROCENI UKUPNIH POTENCIJALA I MOGUĆNOSTIMA PROIZVODNJE I KORIŠĆENJA BIOGASA NA TERITORIJI AP VOJVODINE

Novi Sad, maja 2011.

Izradu Studije finansirao je Pokrajinski sekretarijat za energetiku i mineralne sirovine Autonomne Pokrajine Vojvodine

Studiju je realizovao tim Fakulteta tehniĉkih nauka sa spoljnim saradnicima u sastavu: Prof. dr Milan Martinov, koordinator Master ĐorĎe Đatkov Jovan Krstić, dipl. inţ. Doc. dr Goran Vujić Prof. dr Miloš Tešić Prof. dr Gordan Dragutinović Master Marko Golub Master Savo Bojić Prof. dr Miladin Brkić Branislav Ogrizović, dipl. inţ. Lektor: Radmila Brkić

II

SADRŢAJ 1. UVOD…………………………………………………….……………………………….

1

2. TEHNOLOGIJA PROIZVODNJE BIOGASA……….……………………………….. 2.1 Šta je biogas i kako nastaje?……………………………………………………. 2.2 Stabilnost procesa i potrebni uslovi…………………………………………….. 2.3 Supstrati za proizvodnju biogasa……………………………………………….. 2.4 Oprema za proizvodnju biogasa………………………………………………… 2.5 Ostatak fermentacije i njegova primena……………………………...…………

3 3 5 9 11 21

3. TEHNOLOGIJE KORIŠĆENJA BIOGASA……..…………………………………… 3.1 Prečišćavanje biogasa…………………………………………………………… 3.2 Korišćenje u kogeneraciji………………………………………………………… 3.2.1 Kogenerativno postrojenje sa motorom SUS…………………………. 3.2.2 Stirling motori…………………………………………………………….. 3.2.3 Mikroturbine………………………………………………………………. 3.2.4 Gorive ćelije………………………………………………………………. 3.2.5 ORC proces za dodatnu proizvodnju električne energije……………. 3.3 Korišćenje u trigeneraciji…………………………………………………………. 3.4 Korišćenje u proizvodnji toplotne energije……………………………………... 3.5 Korišćenje kao goriva za transport……………………………………………… 3.6 Utiskivanje u mreţu prirodnog gasa……………………………………………. 3.7 Zrelost tehnologija…………………………………………………………………

24 24 28 28 32 33 36 38 40 42 42 44 46

4. PRIMERI DOBRE PRAKSE…………………………………………………………… 4.1 Nemačka…………………….…………………………………………………….. 4.2 Slovenija…………………….……………………………………………………... 4.3 Hrvatska…………………….……………………………………………………... 4.4 MaĎarska………………….………………………………………………………. 4.5 Rumunija…………………….…………………………………………………….. 4.6 Srbija…………………….…………………………………………………………. 4.7 Postrojenja za preradu industrijskih otpadnih voda i komunalnog otpada…. 4.8 Komentari….………….……………………………………………………………

48 48 51 53 55 57 59 61 66

5. POTENCIJALI ZA PROIZVODNJU BIOGASA……………………………………... 5.1 Inostrana iskustva u odreĎivanju potencijala biogasa………………………… 5.2 Potencijali u AP Vojvodini……………….………………………………………..

67 68 69

III

6. BIOGAS POSTROJENJE OD IDEJE DO OSTVARENJA………………………… 6.1 Dijagram toka ostvarenja biogas postrojenja………...………………………... 6.2 Potrebne dozvole i druga dokumentacija………………...……………...…….. 6.3 Komentari………………………………………………………..………………...

73 73 77 87

7. OSNOVNE SMERNICE ZA IZRADU PRETHODNIH STUDIJA IZVODLJIVOSTI 89 7.1 Izrada prethodne studije tehničke izvodljivosti………………………………… 89 7.1.1 Snaga biogas postrojenja……………………………………………….. 89 7.1.2 Energetski bilansi………………………………………………………… 92 7.1.3 Maseni bilansi…………………….………………………………………. 93 7.1.4 Konfiguracija biogas postrojenja…….…………………………………. 94 7.1.5 Infrastruktura i lokacija……………….………………………………….. 95 7.1.6 Primer…………………….……………………………………………….. 96 7.2 Izrada prethodne studije ekonomske izvodljivosti……….……………………. 97 7.2.1 Visina investicije……………………….…………………………………. 98 7.2.2 Troškovi biogas postrojenja……………………….……………………. 102 7.2.3 Prihodi biogas postrojenja………………………………………………. 105 7.2.4 SprovoĎenje finansijske ocene…………………………………………. 107 8. POTENCIJALNI IZVORI FINANSIRANJA…………………………………………... 110 9. ZAKLJUĈCI……………………………………………………………………………... 116 LITERATURA………………………………………………………………………….... 119 PRILOZI I Orijentacione vrednosti za proračun proizvodnje i korišćenje biogasa Uporedni pregled finansijske ocene za tri biogas postrojenja snage II 150, 500 i 1.000 kW e III Dokumentacija za priključenje na elektrodistributivnu mreţu IV Firme u oblasti biogasa u Srbiji V

Javni konkurs Fonda za zaštitu ţivotne sredine

IV

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine

1. UVOD Klimatske promene, većim delom prouzrokovane pojačanim efektom staklene bašte, kao i smanjenje rezervi fosilnih goriva, pokrenuli su brojne mere na globalnom nivou. Jedna od njih jeste korišćenje obnovljivih izvora energije (OIE). Evropska unija je Direktivom 2009/28/EC (Anonim, 2009a), detaljno definisala ciljeve u ovoj oblasti. Glavno je, da u EU do 2020. godine udeo OIE u potrošnji primarne energije bude najmanje 20 %, a da se bar 20 % električne energije proizvede iz OIE (Renewable Energies Sources, RES). Stoga se ova Direktiva i namera naziva još i RES 2020. Rad na ostvarenju ciljeva Direktive obaveza je za sve članice, pa i one koje to ţele da postanu. Republika Srbija se potpisivanjem Memoranduma o integraciji u energetsko trţište EU (Anonim, 2007b) obavezala da sledi politiku Evropske unije. Jedna od prvih konkretnih mera podrške ovom programu bilo je donošenje Uredbe o povlašćenim proizvoĎačima električne energije (Anonim, 2009b) i Uredbe o merama podsticaja za povlašćene proizvoĎače (Anonim, 2009c). Time su ostvareni osnovni preduslovi za ekonomski isplativu proizvodnju električne energije iz OIE, jer za isporučenu električnu energiju u javnu električnu mreţu mogu da se dobiju podsticajne (subvencionisane) cene, takozvane feed-in tarife. Pomenuta Direktiva predviĎa i obavezu podsticanja i stalnog praćenja realizacije, a jedna od mera jeste i donošenje akcionih planova. U Srbiji je 2010. godine prvi put donesen Akcioni plan za biomasu (Anonim, 2010). Novim Zakonom o energetici, koji je u trenutku pisanja ove studije bio u nacrtu, jasno je naglašen cilj da se koriste OIE, te obaveze da se donesu podsticajne mere (Anonim, 2011c). Jedna vrsta OIE je biogas, za čiju se proizvodnju najčešće koriste stajnjak iz stočne proizvodnje i/ili energetske biljke. Poseban značaj proizvodnje i korišćenja biogasa jeste sprečavanje emisija metana, gasa koji utiče na povećanje efekta staklene bašte (intenzitet je 23 puta veći od ugljen-dioksida). TakoĎe, korišćenjem biogasa kao goriva, najčešće se proizvodi električna energija, te se i time doprinosi realizaciji postavljenih ciljeva. Dakle, najvaţniji cilj izgradnje biogas postrojenja jeste upravo zaštita ţivotne sredine. Dodatni pozitivan uticaj koji se postiţe anaerobnom fermentacijom stajnjaka jeste smanjenje rasprostiranja neprijatnih mirisa, sprečavanje zagaĎenja zemljišta i podzemnih voda (Michel et al, 2010). Osim navedenog, moguće je da se ostvare i pozitivni socioekonomski efekti, podstakne ruralni razvoj, bolje koriste ljudski i materijalni resursi na lokalnom nivou. Vojvodina je poljoprivredna regija, s velikim potencijalima biomase kao goriva za korišćenje u kogeneraciji (Martinov i dr, 2008). To podstiče pretpostavku da su i potencijali za proizvodnju biogasa u Vojvodini značajni. Početkom osamdesetih godina dvadesetog veka, u Vojvodini i centralnoj Srbiji bilo je izgraĎeno sedam biogas postrojenja, a proizvedeni biogas je namenjen za dobijanje toplotne energije. Neka od postrojenja nikada nisu uspešno proradila zbog propusta u rešenjima još prilikom izgradnje. Ostala su prestala da rade zbog lošeg odrţavanja i nepridrţavanja propisa o korišćenju. Do kraja 2010. godine, u Vojvodini nije izgraĎeno ni jedno savremeno biogas postrojenje, koje proizvodi električnu energiju. Direktivom 2009/28/EC predviĎena je i zamena fosilnih goriva biogorivima za transport, a udeo goriva iz obnovljivih izvora treba da dostigne 10 %. Biogas je u tom pogledu efikasniji od drugih biogoriva. To je ilustrativno prikazano na sl. 1.1, jer motorno 1

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine vozilo koje kao gorivo koristi biogas proizveden korišćenjem supstrata proizvedenog na jednom hektaru, moţe da preĎe više kilometara nego kada bi koristio druga goriva, proizvedena s iste površine. Biogas moţe da se dobije i od ostataka proizvodnje biljnih ulja, biodizela i bioetanola, pa se na taj način povećava potencijal ovih goriva (prikazano na slici kao dodatni kilometri preĎeni biogasom).

Sl. 1.1 Uporedni prikaz prelaska transportnih rastojanja različitim biogorivima Razmatranje energetskog potencijala biogoriva proizvedenih na poljoprivrednim površinama, od posebnog je značaja, jer su one ograničene, a vodi se računa i o tome da se time ne ugrozi proizvodnja hrane. Pokrajinski sekretarijat za energetiku i mineralne sirovine prepoznao je značaj i potencijalni pozitivan doprinos proizvodnje i korišćenja biogasa u Vojvodini. Uočeno je da ne postoji dovoljno čak ni opšteg znanja o ovoj tehnologiji. Zbog toga je inicirana izrada ove studije. Osnovi cilj studije jeste da se sagledaju mogućnosti proizvodnje i korišćenja biogasa, tj. odrede potencijali i definišu pogodne tehnologije za njegovu proizvodnju i energetsko korišćenje. Drugi cilj je da se potencijalnim investitorima predstave relevantne podloge za donošenje odluka, te ukaţe na postupke realizacije, probleme i ograničenja. Posebna paţnja posvećena je finansijskoj oceni investiranja u biogas postrojenja. Studija moţe da posluţi i javnosti kao izvor relevantnih informacija o osnovama procesa proizvodnje biogasa i tehnologija za njegovo korišćenje. U studiji je prvenstveno obraĎena proizvodnja i korišćenje biogasa u poljoprivredi, tj. razmatrana su biogas postrojenja koja koriste poljoprivredne sirovine (stajnjak, silaţa kukuruza, silaţe drugih biljnih vrsta itd). Za biogas postrojenja za zbrinjavanje industrijskog i komunalnog otpada date su osnove i prikazani pojedini primeri.

2


2. TEHNOLOGIJA PROIZVODNJE BIOGASA 2.1 Šta je biogas i kako nastaje? Biogas nastaje mikrobiološkim procesom u anaerobnim uslovima (bez prisustva kiseonika). Anaerobne bakterije razgraĎuju organsku materiju, a kao produkt ovog procesa nastaje biogas, toplota i ostatak fermentacije. Proces anaerobne razgradnje (fermentacije) široko je rasprostranjen u prirodi, gde god postoje anaerobni uslovi i anaerobne bakterijske vrste. Primeri su mulj u močvarama, dno mora i okeana, burag preţivara, a proces se delimično odvija i prilikom skladištenja stajnjaka. Pod pojmom biogas u ovoj studiji podrazumeva se gas nastao u anaerobnim fermentorima i kontrolisanim uslovima, odnosno u biogas postrojenjima. Biogas je mešavina gasova, čiju zapreminu čini oko dve trećine metan (CH 4) i jednu trećinu ugljen-dioksid (CO2). Osim metana i ugljen-dioksida, zapreminu biogasa čine i drugi gasovi u znatno manjem udelu, a pregled je dat u tab. 2.1. Zapreminski udeli prikazani su u opsezima, a zavise od sirovine (supstrata) i uslova u kojima biogas nastaje. Tab. 2.1 Sastav biogasa (Kaltschmitt i Hartmann, 2001; Al Seadi et al, 2008) Sastojak Metan Ugljen-dioksid Vodena para Kiseonik Azot Amonijak Vodonik Vodonik-sulfid *

Hemijski simbol CH4 CO2 H2O O2 N2 NH3 H2 H2S

Zapreminski udeo, % 50-75 25-45 2-7 <2 <2 <1 <1 20-20.000*

ppm (milionitih delova)

Značaj anaerobne fermentacije najlakše se uviĎa poreĎenjem s aerobnom (primer je proces kompostiranja), a osnovna razlika je u nastalim produktima. Šematski prikaz aerobne i anaerobne fermentacije šećera dat je na sl. 2.1. Suština je da se nakon anaerobne fermentacije oslobaĎa značajno manje toplotne energije. Aerobnom fermentacijom organska masa se razgraĎuje do ugljen-dioksida, dok se anaerobnom dobija metan. Metan je gorivi gas, a cilj je upravo njegova proizvodnja i energetsko korišćenje.

3


Sl. 2.1 PoreĎenje procesa aerobne i anaerobne fermentacije šećera Faze anaerobne fermentacije Proces proizvodnje biogasa, odnosno anaerobne fermentacije, odvija se u četiri faze: hidroliza, kiselinska, sirćetna i metanogena (sl. 2.2). U svakoj fazi učestvuju druge grupe bakterija, a produkti prethodne polazne su sirovine za odvijanje naredne faze. Sve faze odvijaju se prostorno i vremenski paralelno, a svakoj grupi bakterija odgovaraju drugačiji uslovi. Bakterije metanogene faze najosetljivije su na poremećaje okolnih uslova, a i veoma sporo se razmnoţavaju. Zbog toga se uslovi prilagoĎavaju ovoj grupi bakterija, da se postignu najviši prinosi biogasa i obezbedi stabilnost procesa.

Sl. 2.2 Četiri faze anaerobne fermentacije Tokom prve faze, hidrolize, organska masa razgraĎuje se biohemijskim procesom, oslobaĎanjem enzima bakterija. Kompleksna organska jedinjenja (proteini, ugljeni hidrati, masti) razlaţu se na jednostavnija (amino-kiseline, proste šećere, masne kiseline). 4

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Produkti hidrolize se u kiselinskoj fazi dalje razgraĎuju. Većinom nastaju acetat, ugljendioksid i vodonik, a manji deo čine jednostavnije masne kiseline (sirćetna, propionska, buterna) i alkoholi. U trećoj, sirćetnoj fazi, razlaţu se jednostavnije masne kiseline i alkoholi i nastaju sirćetna kiselina, vodonik i ugljen-dioksid. U poslednjoj fazi, metan nastaje iz sirćetne kiseline ili vodonika i ugljen-dioksida.

2.2 Stabilnost procesa i potrebni uslovi Prilikom proizvodnje biogasa, bitno je da se u fermentorima obezbedi stabilnost procesa anaerobne fermentacije. Sa tehničkog aspekta stabilnost podrazumeva ujednačen prinos biogasa pribliţno jednakog sastava, a sa biohemijskog pribliţno jednak sastav i količinu produkata četiri faze fermentacije (sl. 2.2). ObezbeĎenjem potrebnih uslova za stabilan proces ostvaruje se pogonska sigurnost, što moţe da bude ključno za ekonomičan rad biogas postrojenja. Na stabilnost procesa utiču mnogobrojni parametri koji zavise od tehničke izvedbe biogas postrojenja i pogonskih uslova u kojima rade, kao i supstrata koji se koriste. Uticajni parametri mogu da se podele na: fizičke, hemijske i mikrobiološke. Od fizičkih parametara zavise hemijski i mikrobiološki, koji su opet meĎusobno zavisni. Fizički parametri Fizičke parametre najjednostavnije je kontrolisati i njima upravljati. Najvaţniji su: obezbeĎenje anaerobnih uslova, mešanje sadrţaja fermentora, odrţavanje temperature u fermentoru, kao i vreme zadrţavanja u njemu, usklaĎeno sa količinom supstrata. Potrebno je da se u potpunosti ostvare anaerobni uslovi, jer i najmanja količina kiseonika dovodi do umiranja bakterija i prekida procesa fermentacije. Mešanje je neophodno da se ostvari što bolji kontakt bakterija i supstrata, kao i homogena temperatura i raspodela supstrata po celoj zapremini fermentora. Ukoliko mešanje ne bi bilo dobro, u fermentoru bi se na površini formirala kora koja bi smanjila kontakt supstrata sa bakterijama i predstavljala prepreku za prolaz biogasa. Sa druge strane, ukoliko bi mešanje bilo vrlo intenzivno, remetila bi se simbioza metanogenih i bakterija sirćetne faze, što remeti stabilnost procesa (Anonim, 2006). Zbog toga se za mešanje sadrţaja fermentora na savremenim biogas postrojenjima koriste mešalice sa malim brojem obrtaja, koje rade s intermitencijom. Temperatura direktno utiče na brzinu odvijanja procesa anaerobne fermentacije. Na višoj temperaturi povećava se aktivnost i brzina razmnoţavanja metanogenih bakterija (sl. 2.3).

5


a)

b) Sl. 2.3 Uticaj temperature na: a) brzinu odvijanja procesa (Anonim, 2007a) b) rast populacije metanogenih bakterija (Al Seadi et al, 2007) Postoje tri temperaturna reţima u kojima se odvija proces anaerobne fermentacije: psihrofilni, mezofilni i termofilni (tab. 2.2). Tab. 2.2 Opsezi temperature za tri moguća reţima anaerobne fermentacije (Kaltschmitt i Hartmann, 2001) Temperaturni reţim Psihrofilni Mezofilni Termofilni

Temperatura procesa, °C < 25 32-42 50-57

U psihrofilnom reţimu nije potrebno da se zagreva supstrat, pa ni fermentor. Proces moţe da se odvija na temperaturi okoline, a minimalno povišenje temperature ostvaruje se usled samozagrevanja u toku procesa. Nedostatak je mala produkcija i nizak prinos biogasa (sl. 2.3a). Najveći broj fermentora radi u mezofilnom temperaturnom reţimu, jer postrojenja ostvaruju visok prinos biogasa i dobru stabilnost procesa. Da bi se ostvarila ţeljena temperatura, fermentori se dobro izoluju i zagrevaju. Postoji više razloga zbog kojih dolazi do oscilacije temperature. Supstrat je, pre ubacivanja u fermentor, često na niţoj temperaturi od sadrţaja fermentora. Eliminisanje ovih uticaja je bitno, jer se na taj način doprinosi stabilnosti procesa fermentacije. Jedan od načina odrţavanja konstantne 6

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine temperature jeste da se supstrat ubacuje u manjim količinama nekoliko puta na dan i/ili se prethodno zagreva. Za ostvarenje termofilnog reţima rada potrebno je da se uloţi još više energije, ali se tada postiţu visoki prinosi biogasa za kratko vreme (sl. 2.3a). Ovaj temperaturni reţim je pogodan kada je potrebno da se unište patogeni mikroorganizmi u supstratima. Supstrati visokih temperatura (nusprodukti tehnološkog procesa) pogodni su za fermentaciju u termofilnom reţimu. Ţivinski stajnjak, detelina ili zrna ţitarica su supstrati sa visokim udelom azota i nisu pogodni za fermentaciju u ovom reţimu, jer nastaje amonijak koji remeti stabilnost procesa. Nedostatak rada u termofilnom reţimu je povećana osetljivost na poremećaje u okolnim uslovima, pre svega na oscilacije temperature. Vreme zadrţavanja i količina unesenog supstrata su vaţni pogonski parametri fermentora. Vreme zadrţavanja supstrata, ili hidrauličko retenciono vreme (HRV), izraţava se u danima, a opisuje koliko se supstrat prosečno zadrţi u fermentoru. Opterećenje organskom materijom (OOM) predstavlja pokazatelj koliko se kilograma organske suve mase dnevno unosi u jediničnu zapreminu fermentora, a jedinica je kg OSM/m3 d. Većina fermentora radi u kontinualnom reţimu, što podrazumeva stalno dovoĎenje sirovine i odvoĎenje ostatka fermentacije. Kod ovog tipa postrojenja postoji obrnuto proporcionalna zavisnost izmeĎu HRV i OOM, a bitno je da vrednosti oba parametra budu usklaĎene. Povećanjem HRV prinos biogasa je veći (sl. 2.3a), ali je neophodna i veća zapremina fermentora. Povećanjem OOM manja je zapremina fermentora, te je i njegova cena niţa. MeĎutim, preveliko OOM remeti stabilnost procesa, jer je za razvoj bakterija potrebno vreme, a i ostvaruje se nizak prinos biogasa jer iz fermentora izlazi nerazgraĎena organska masa. Hemijski parametri Veliki uticaj na proces anaerobne fermentacije ima hemijski sastav supstrata, ali i meĎuprodukti četiri faze. Osim toga, za aktivnost bakterija je bitno da su snabdevene hranjivim materijama, a da su inhibirajuće koncentracije materija ispod graničnih vrednosti. Kiselost/baznost, pH vrednost, različito utiče na razvoj i aktivnost bakterija četiri procesne faze. Za bakterije hidrolize i kiselinske faze pH vrednost treba da bude u opsegu 4,5 do 6,3 (Wellinger et al, 1991), ali i pri povećanim vrednostima mogu da preţive uz smanjenje aktivnosti. Bakterijama sirćetne i metanogene faze je optimalna neutralna oblast 6,8 do 7,5 (Braun, 1982). Ako se anaerobna fermentacija odvija samo u jednom fermentoru, tada pH vrednost mora da se odrţava u ovom opsegu (Anonim, 2006). Faktori koji utiču na pH vrednost tokom procesa anaerobne fermentacije su koncentracije kiselina, ugljen-dioksida i amonijaka. Generalno, pH vrednost je parametar koji se menja tokom vremena malo i sporo, a moguće je i da se kiseline akumuliraju bez njegove promene. Zato se ovaj parametar ne koristi kao jedini za praćenje procesa, ali moţe da bude brz, pouzdan i jevtin način za prepoznavanje poremećaja stabilnosti. Male promene pH vrednosti ne vode nuţno ka remećenju stabilnosti procesa. Tada je potrebno da se smanji ili potpuno obustavi dodavanje supstrata u fermentor, da bakterije metanogene faze imaju dovoljno vremena za razgradnju nastalih kiselina. Volatilne masne kiseline nastaju kao meĎuprodukti anaerobne fermentacije, a najčešće su to sirćetna, propionska i izobuterna kiselina. Njihove koncentracije direktno utiču na pH vrednost. Pojedinačne koncentracije izraţavaju se u mg/l, dok ukupne u ekvivalentnim mg sirćetne kiseline po litru. Granične vrednosti volatilnih masnih kiselina prikazane su u tab. 2.3, a posebno su istaknute vrednosti za fermentor i ukoliko postoji postfermentor. Optimalni odnos koncentracija sirćetne i propionske kiseline jeste 2:1. 7

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Tab. 2.3 Granične vrednosti za volatilne masne kiseline (Kaiser et al, 2008) Kiselina Sirćetna Propionska Izobuterna Masne kiseline*

Jedinica mg/l mg/l mg/l mgeq./l

Fermentor < 3.000 < 1.000 << 500 < 4.000

Postfermentor < 1.000 < 500 << 500 < 2.000

* Zbir koncentracija sirćetne, propionske i izobuterne kiseline.

Odnos VOK/UNU (volatilne organske kiseline/ukupni neorganski ugljenik) koristi se kao dodatni parametar za praćenje procesa u fermentoru, pored pH vrednosti. Prisustvo UNU povećava alkalnost, što znači da se povećava zakišeljavanje procesa i mogućnost njegovog zaustavljanja. Optimalan odnos je vrednost manja od 0,8 (Kaiser et al, 2008). Optimalno snabdevanje anaerobnih bakterija hemijskim makro i mikroelementima vaţni su za stabilan proces i efikasnu proizvodnju metana. Na to najviše uticaja ima vrsta supstrata, odnosno njegov sastav, a optimalan odnos ugljenika i azota (C/N) je odlučujući. Ako je odnos C/N previsok, potencijalni prinos metana je nizak, jer bakterije nemaju na raspolaganju dovoljno azota za ishranu. Ako je azota previše, nastaje amonijak koji već pri niskim koncentracijama štetno deluje na bakterije. Za razmnoţavanje i preţivljavanje bakterija neophodni su i hemijski mikroelementi: gvoţĎe, nikl, kobalt, selen, molibden i volfram. Prevelike koncentracije, takoĎe, deluju inhibirajući na proces. U tab. 2.4 prikazane su povoljne koncentracije za grubu orijentaciju. Tab. 2.4 Optimalni odnosi i koncentracije hemijskih mikro i makroelemenata u supstratima (Mudrack i Kunst, 2003; Kaiser et al, 2008) Hranljivi sastojci C/N C/N/P/S Mikroelementi GvoţĎe (Fe) Nikl (Ni) Co (Kobalt) Molibden (Mo)

Opseg optimalnog odnosa koncentracija 20/30 450/15/5/1 Opseg optimalne koncentracije, mg/l 1-10 0,005-0,5 0,003-0,06 0,005-0,05

Inhibitori su supstance koje u koncentracijama preko odreĎene granice negativno deluju na proces. Pri tome, inhibitori mogu da dospeju u fermentor zajedno sa supstratom (antibiotici, dezinfekciona sredstva, herbicidi, soli i teški metali), ili nastaju kao meĎuprodukti faza u toku anaerobne fermentacije. Isto tako, vaţno je da se prilikom doziranja supstrata u fermentor obrati paţnja, jer preveliko doziranje dovodi do remećenja stabilnosti procesa. Mikrobiološki parametri Bakterije koje učestvuju u procesu anaerobne razgradnje imaju sposobnost prilagoĎavanja na promenu okolnih uslova i vrste supstrata. Do sada je poznato manje od 1 % anaerobnih bakterijskih vrsta, pa zbog toga mogu da se daju samo generalne napomene. Mikrobiološki parametri su u direktnoj vezi sa tehničkim i hemijskim uticajnim faktorima, a potrebno je da su oni optimalni i koncentracije inhibitora ispod definisane granice. Potrebno je da su vrste, mešavine i količine supstrata što konstantnije tokom vremena. Prilikom puštanja postrojenja u rad, vaţno je i da se OOM polako i postepeno 8

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine povećava. Time se omogućava metanogenim bakterijama dovoljno vremena za razvoj, razgradnju meĎuprodukata faza, te sprečavanja inhibiranja procesa zakišeljavanjem. Iz navedenog se vidi da je za ispravno odvijanje procesa proizvodnje biogasa neophodno da se ispune brojni uslovi, te da se eventualni poremećaji rada brzo i stručno otklone. Uputstvo o načinu rada, preduzimanje korektivnih mera i uklanjanje poremećaja mora da bude sastavni deo tehnološke dokumentacije za postrojenje. Rukovalac mora da se obuči za ispravno rukovanje i upravljanje postrojenjem.

2.3 Supstrati za proizvodnju biogasa Prilikom razmatranja potencijalnih supstrata za proizvodnju biogasa, bitno je da se analiziraju njihove karakteristike kojima se odreĎuje potencijal za proizvodnju biogasa. To je bitno za svakog investitora koji treba da razmotri veličinu potencijalnog biogas postrojenja, kada su utvrĎene količine supstrata kojima se raspolaţe ili koje mogu da se nabave. Potencijalni prinos biogasa izraţava se po toni sveţe, suve ili organske suve mase razmatranog supstrata, pa je bitno da se zna sadrţaj suve i organske suve mase. Kada se govori o prinosu biogasa iz nekog supstrata, kaţe se da je on potencijalan, pošto količina proizvedenog biogasa koja se ostvaruje u praksi zavisi od pogonskih uslova i stabilnosti procesa (potpoglavlje 2.2). Sa stanovišta troškova, najpovoljniji supstrat je stajnjak, čvrsti ili tečni, jer se najčešće koristi sa sopstvene farme i besplatan je. Izuzetno, kada se donosi sa druge farme, treba predvideti troškove transporta. U slučaju da se ne koristi kao supstrat za proizvodnju biogasa, stajnjak mora da „dozri“ pre iznošenja na njive, čime dolazi do stabilizacije aktivne organske materije, uništavanja patogenih organizama i transformacije štetnih supstanci u one koje to nisu. Dozrevanje stajnjaka je proces koji zahteva vreme, a na savremenim farmama opremu, rad i smeštajni prostor. Pošto se pri proizvodnji biogasa odvija proces sličan onome u kojem dolazi do dozrevanja stajnjaka, ostatak fermentacije moţe da bude distribuiran po poljoprivrednim površinama. Uzimajući to u obzir, za stajnjak kao supstrat za proizvodnju biogasa moţe da se računa i bonus, jer se na taj način on zbrinjava. Sa stanovišta zaštite ţivotne sredine, fermentacija stajnjaka ima značajne pozitivne efekte, jer se na taj način sprečavaju direktne emisije metana u atmosferu, a smanjuju se i neprijatni mirisi. Razlikuje se tečni i čvrsti stanjak. Tečni se sastoji od ekskremenata ţivotinja i transportuje pumpama i cevovodima. Sadrţaj suve materije je do 10 %. Ukoliko se koristi prostirka, dobija se čvrsti stanjak, koji ima sadrţaj suve materije i do 40 % (Burton i Turner, 2003). Podaci o potencijalnim prinosima biogasa iz različitih vrsta stajnjaka prikazani su u tab. 2.5. Tab. 2.5 Potencijalni prinosi biogasa i zapreminski udeo metana za stajnjak (Anonim, 2006) Supstrat GoveĎi tečni stajnjak Svinjski tečni stajnjak Čvrsti stajnjak goveda Čvrsti stajnjak svinja Čvrsti stajnjak peradi

Prinos biogasa Stm /t SvM Stm3/t OSM 20-30 200-500 20-35 300-700 40-50 210-300 55-65 270-450 70-90 250-450 3

Udeo CH4, % (v/v) 60 60-70 60 60 60

SvM– sveţa masa; OSM– organska suva masa.

U tab. 2.6 navedene su karakteristike uobičajenih vrsta stajnjaka, kao i sadrţaj primarnih makroelemenata. 9

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Tab. 2.6 Karakteristike stajnjaka (Anonim, 2006) Supstrat GoveĎi tečni stajnjak Svinjski tečni stajnjak Čvrsti stajnjak goveda Čvrsti stajnjak svinja Čvrsti stajnjak peradi

SM % 8-11 ca. 7 ca. 25 20-25 ca. 32

OSM % 75-82 75-86 68-76 75-80 63-80

N

NH4

2,6-6,7 6-18 1,1-3,4 2,6-5,2 5,4

1-4 3-17 0,22-2 0,9-1,8 0,39

P2O5 % SM 0,5-3,3 2-10 1-1,5 2,3-2,8 np

K2O

Mg

5,5-10 3-7,5 2-5 2,5-3 np

0,3-0,7 0,6-1,5 1,3 np np

SM– suva masa; OSM– organska suva masa; np– nema podataka.

Sadrţaj vode u stajnjaku je veoma visok (68 do 93 %), što je povoljno kada se stajnjak kombinuje sa drugim kosupstratima sa višim udelima suve mase, a takva je, na primer, silaţa kukuruza. Hranljive materije, osim dela azota, nakon fermentacije nalaze se u ostatku procesa, te mogu da se iskoriste za iznošenje na parcele. To znači da su one, u najvećem delu, očuvane i na raspolaganju za primenu u poljoprivrednoj proizvodnji, kao što je to slučaj za korišćenje stajnjaka. Naravno, to će zavisiti od postupka koji je predviĎen za ostatak fermentacije. Nedostatak korišćenja stajnjaka, zbog visokog sadrţaja vode, je nizak energetski potencijal. U poreĎenju sa silaţom kukuruza, stajnjak moţe da ima i deset puta manji prinos biogasa, što znači da je za istu veličinu biogas postrojenja potrebno deset puta veća količina stajnjaka, nego silaţe kukuruza. Jedno uslovno grlo, 500 kg, obezbeĎuje svega 0,11 do 0,15 kW e instaliranog kapaciteta. Dakle, za postrojenje nominalne električne snage 150 kW, bilo bi potrebno najmanje 1.000 uslovnih grla. Broj velikih farmi koje imaju toliki broj grla u Vojvodini, kao i u drugim zemljama, je mali, kao što je navedeno u poglavlju 5. Pored toga, ekonomska analiza pokazuje da je isplativija gradnja i korišćenje većih postrojenja, nominalne električne snage 500 do 1.000 kW. To je razlog da savremena biogas postrojenja koriste mešavinu stajnjaka i drugih supstrata. Kosupstratom se naziva ona sirovina koja se koristi u manjem delu za proizvodnju biogasa. Na primer, ako je supstrat stajnjak i iz njega se proizvodi oko 70 % biogasa na nekom biogas postrojenju, preostala količina biogasa se proizvodi iz kosupstrata u vidu silaţe kukuruza. Pod ostalim supstratima za proizvodnju biogasa podrazumeva se poljoprivredna biomasa, silaţa više biljnih vrsta. Karakteristike biljnih vrsta koje se koriste u ove svrhe prikazana su u tab. 2.7, a sadrţaj makro i mikroelemenata u silaţi kukuruza u tab. 2.8. Tab. 2.7 Karakteristike supstrata, silaţe biljnih vrsta (Anonim, 2006) Supstrat Silaţa kukuruza Raţ, SCB Silaţa trave Pivski trop Šećerna repa List šećer. repe

SM % 20-35 30-35 25-50 20-25 23 16

N NH4 P Prinos biogasa OSM 3 % % SM Stm /t SM Stm3/t OSM 85-95 1,1-2 0,15-0,3 0,2-0,3 170-200 450-700 92-98 4,0 0,57 0,71 170-220 550-680 70-95 3,5-6,9 6,9-19,8 0,4-0,8 170-200 550-620 70-80 4-5 n.p. 1,5 105-130 580-750 90-95 2,6 0,2 0,4 170-180 800-860 75-80 0,2-0,4 n.p. 0,7-0,9 ca. 70 550-600

Udeo CH4, % (v/v) 50-55 ca. 55 54-55 59-60 53-53 54-55

SCB: silaţa cele biljke. Tab. 2.8 Sadrţaj sekundarnih makro i mikroelemenata u silaţi kukuruza (Anonim, 2006) Ca 0,18

P

Na Mg % SM 0,24 0,03 0,12

K

Cd

Cr

Cu

1,13

0,2

0,5

4,5-5

Ni Pb mg/kg SM 5 2

Zn

Mn

Fe

35-36

31

67

10

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Od jedne tone silaţe kukuruza, koja ima najveći potencijal za proizvodnju biogasa, dobija se 350 do 400 kWhe. Navedeni podaci odnose se na kogenerativna postrojenja sa motorom SUS. Jedan hektar silaţe kukuruza, za prinose 40 do 50 t/ha, obezbeĎuje sirovinom električnu snagu 2 do 2,5 kW. Dakle, za postrojenje nominalne snage 500 kWe, bilo bi potrebno 200 do 250 ha za proizvodnju silaţe kukuruza. Potrebne površine za proizvodnju supstrata za biogas mogu da se smanje ostvarenjem dve ţetve. Na primer, posle ubiranja silaţe tritikale, seje se kukuruz ili suncokret, te se i druga biljna vrsta silira. Primeri su navedeni u poglavljima 4.2 i 5. Na većini biogas postrojenja u zemljama sa povoljnim visinama feed-in tarifa, udeo biogasa koji se proizvodi iz silaţe je 30 do 100 %. Za razliku od stajnjaka, silaţa ima cenu, ona se plaća, što značajno utiče na ekonomske pokazatelje. Svaki potencijalni investitor to treba da razmotri i proceni mogućnosti proizvodnje silaţe i njenu cenu. Cena silaţe zavisi od cene poljoprivrednih proizvoda, na primer, zrna kukuruza. Do realne cene dolazi se poreĎenjem prinosa i cene zrna i troškova proizvodnje. Tako bi, na primer, cena silaţe bila oko 27 €/t, ukoliko bi cena zrna kukuruza bila oko 150 €/t. Ukoliko se ova cena silaţe uporedi sa proizvedenom električnom energijom (380 kWh), bez računanja vrednosti toplotne energije, to bi u ceni predstavljalo oko 7,1 ct/kWh. Dakle, trošak za nabavku supstrata činio bi oko 46 % od prihoda koji se ostvaruje prodajom električne energije po feed-in tarifi za postrojenje snage 500 kW e. Ovom studijom, kao što je i do sada napomenuto, obuhvaćena je proizvodnja biogasa u poljoprivredi i ruralnim oblastima. Biogas postrojenja posebno su pogodna i za zbrinjavanje industrijskog otpada (klanični, repin rezanac itd), kada sirovina ima niţu cenu, što povoljno utiče na finansijske efekte investicije. Slično vaţi i za zbrinjavanje komunalnog otpada ili prečišćavanje otpadnih voda. Ovo je posebna oblast proizvodnje biogasa, a neki primeri dati su u potpoglavlju 4.7.

2.4 Oprema za proizvodnju biogasa Pod ovim se podrazumeva oprema na biogas postrojenju kojom se omogućava skladištenje, priprema i manipulacija supstrata, zatim oprema u kojoj se proizvodi i skladišti biogas, te skladišti ostatak fermentacije. Na savremenim biogas postrojenjima ova oprema je koncipirana tako da omogućava potpunu automatizaciju pogona biogas postrojenja. Dakle, obuhvata i opremu za kontrolu i upravljanje procesom. Drugim rečima, u opremu za proizvodnju biogasa spadaju sve komponente osim onih za primenu, tj. za energetsko korišćenje proizvedenog biogasa (prikazano u poglavlju 3). Oprema za proizvodnju biogasa koja se koristi na biogas postrojenjima je veoma raznovrsna, a varijante kombinovanja su brojne. Konfiguracija biogas postrojenja najviše zavisi od vrste i karakteristike korišćenih supstrata. U ovom potpoglavlju će se dati generalni pregled i principi rada pojedinih komponenti. Pojedine firme investitorima nude postrojenja po sistemu ključ u ruke, što znači da sprovode poslove od planiranja, projektovanja, izgradnje pa sve do puštanja u pogon biogas postrojenja i obuke rukovaoca. Prednosti su funkcionalnost i optimalni uslovi rada, koji su provereni i unapreĎeni na prethodno izgraĎenim postrojenjima. MeĎutim, nije moguć odabir drugih vrsta komponenata kada postoje specifični zahtevi za datog investitora, ili kada mogu da se smanje troškovi kupovinom jevtinijih komponenti drugog proizvoĎača.

11

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Skladištenje, priprema i manipulacija supstrata Kada se govori o skladištenju, pripremi i manipulaciji supstrata, principi i sama oprema koja se koriste, različiti su za tečne i čvrste supstrate. U tečne supstrate ubrajaju se stajnjak i npr. otpadne vode sa znatnim sadrţajem organske materije, a ovi supstrati mogu da se pumpaju. U čvrste supstrate svrstavaju se razne vrste silaţe ili otpad iz prehrambene industrije. Tečni supstrati se na biogas postrojenju privremeno skladište u predjami (sl. 2.4a). To je rezervoar čija je zapremina dovoljna da primi jednonedeljnu količinu tečnog supstrata, koji se ubacuje u fermentor. Najčešće se izgraĎuje od betona i postavlja u zemlju da ne zauzima prostor. Tečni supstrati se sa udaljenog mesta do biogas postrojenja transportuju cisternama. U slučaju da je njihovo mesto nastajanja relativno blizu biogas postrojenja, onda se transportuju elektromotornim pumpama i cevovodima. Pumpe i cevovodi, takoĎe, koriste se za manipulaciju na samom biogas postrojenju (transport iz predjame do fermentora, iz fermentora do rezervoara ostatka fermentacije). Da bi se pumpama produţio vek trajanja i da bi se sačuvale od mogućih havarija, pre ulaska u samu pumpu, supstrati prolaze kroz elemente za sečenje i usitnjavanje, i eventualno i odvajanje stranih tela, na primer kamenje i pesak.

a)

b)

Sl. 2.4 Privremeno skladištenje tečnih i čvrstih supstrata: a) betonski rezervoar (predjama) za tečne supstrate b) trenč silos za silaţu kukuruza Čvrsti supstrati najčešće se privremeno skladište u trenč silosima. Nakon siliranja, silaţa kukuruza se transportuje do trenč silosa i priprema. Priprema se sastoji od sabijanja silaţe i prekrivanja folijom da se spreči oksidacija i na taj način aerobno razlaganje organske materije (čime se smanjuje potencijalni prinos biogasa iz supstrata). Iz trenč silosa silaţa se najmanje jedanput dnevno pomoću univerzalnog manipulatora (telehendlera) ili traktora sa prednjim utovarivačem ubacuje u dozator za čvrste supstrate (sl. 2.5), koji sistemom sa puţnim transporterom čvrsti supstrat ubacuje u fermentor.

12


a)

b)

Sl. 2.5 a) Univerzalni manipulator b) dozator za čvrsti supstrat sa puţnim transporterom Fermentori Fermentori predstavljaju hermetičke rezervoare u kojima se obezbeĎuju optimalni uslovi za proces anaerobne fermentacije. Mogu da se klasifikuju prema pogonskim uslovima u kojima rade ili prema načinu izvedbe (tab. 2.9). Tab. 2.9 Klasifikacija anaerobnih fermentora 1. Prema pogonskim uslovima 1. jednostepeni; 2. dvostepeni; Broj stepeni procesa 3. višestepeni. 1. psihrofilni; 2. mezofilni; Procesna temperatura 3. termofilni. 1. mokra fermentacija; Sadrţaj suve materije u supstratu 2. suva fermentacija. 1. šarţni; 2. polukontinualni; Način doziranja supstrata 3. kontinualni. 2. Prema naĉinu izvedbe 1. cilindrični; Oblik 2. pravougaoni. 1. betonski; Materijal 2. čelični. 1. horizontalni; Orijentacija 2. vertikalni. Ako se sve četiri faze anaerobne fermentacije odvijaju u jednom fermentoru, onda je biogas postrojenje jednostepeno. Ako se u prvom fermentoru odvijaju hidroliza i kiselinska faza, a druge faze su prostorno razdvojene i odvijaju se u narednom fermentoru, onda je biogas postrojenje dvostepeno. Na taj način bolje se podešavaju uslovi za odreĎene grupe bakterija i postiţe se veća razgradivost supstrata. Fermentori se najčešće nalaze u rednoj vezi (supstrat nakon odreĎenog vremena zadrţavanja u prvom fermentoru prelazi u naredni, gde se nastavlja proces fermentacije), a mogu da budu i u paralelnoj. Prednosti i nedostaci rada fermentora u svakom od tri temperaturna reţima opisani su u potpoglavlju 2.2. Najveći broj postrojenja koja su u pogonu rade u mezofilnom reţimu 13

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine (Anonim, 2006), a postrojenja sa termofilnim reţimom rada najčešće sadrţe i jedan fermentor sa mezofilnim reţimom. Klasifikaciju na mokru i suvu fermentaciju odreĎuje sadrţaj suve mase supstrata. Mokra fermentacija se primenjuje kada supstrat moţe da se transportuje pumpama, a sadrţaj suve mase iznosi maksimalno 20 % (Al Seadi et al, 2007). Fermentori sa mokrom fermentacijom rade u kontinualnom pogonu, a tipični supstrati koji se tada koriste su čvrsti i tečni stajnjak, energetske biljke i otpad iz prehrambene industrije. Suva fermentacija se primenjuje kada je sadrţaj suve mase u supstratu iznad 35 % (Al Seadi et al, 2007), a tada se koriste fermentori sa šarţnim punjenjem i praţnjenjem. Način doziranja supstrata u velikoj meri utiče na proces anaerobne fermentacije. Šarţni fermentor se u potpunosti ispunjava sveţim supstratima, koji se u njemu zadrţavaju do završetka procesa fermentacije. Nakon toga, uklanja se praktično celokupna masa ostatka fermentacije, osim minimalne količine koja sluţi za inokulaciju (sadrţi anaerobne bakterije za sledeće punjenje). Veliki nedostatak jeste vremenski neujednačena produkcija i kvalitet biogasa i oteţano praţnjenje fermentora. Većina biogas postrojenja imaju kontinualni tip fermentora, u koje se supstrat dozira više puta u toku dana (iz predjame za stajnjak ili dozatora za čvrste supstrate). Ista količina koja se unosi u fermentor i izlazi iz njega, a to se najčešće obezbeĎuje ispunjenjem supstrata u fermentoru do prelivnog nivoa (sl. 2.6). Kontinualni fermentor prazni se jedino prilikom sprovoĎenja popravki. U ovim fermentorima postiţu se ujednačena produkcija i kvalitet biogasa. Detalji navedenih tipova fermentora i principi njihovog funkcionisanja mogu da se naĎu u Anonim (2006).

Sl. 2.6 Biogas postrojenje sa kontinualnim tipom fermentora Zagrevanje fermentora je neophodno zbog odrţavanja konstantne temperature, čiji je značaj prikazan u potpoglavlju 2.2. Uzroci koji utiču na promenu temperature u fermentoru su: gubitak toplote zbog sezonskih i dnevnih niskih spoljašnjih temperatura, pojava temperaturnih zona po visini fermentora, unos sveţeg supstrata niţe temperature. Zbog niskih spoljašnjih temperatura, fermentor gubi toplotu preko zidova oko kojih s unutrašnje strane dolazi do sniţenja temperature supstrata. I po visini fermentora javljaju se različite temperaturne zone, usled kretanja toplije mase ka površini. Ova temperaturna nehomogenost prevazilazi se pravilnim rasporedom i različitim intenzitetom zagrevanja grejnih tela u fermentoru, ali i mešanjem supstrata. Sveţi supstrat je obično, pre unošenja u fermentor, na niţoj temperaturi od temperature fermentacije, a sadrţaj fermentora se u odreĎenoj meri hladi njegovim unošenjem. Cilj je da se temperaturna odstupanja od zadate temperature fermentacije svedu na najmanju moguću meru. Postoji više načina za odrţavanje zadate temperature u fermentoru, a koristi se otpadna toplotna energija iz kogenerativnog postrojenja. U svim slučajevima potrebno je da se fermentor spolja termički izoluje (sl. 2.7b). Neophodna količina toplotne energije za zagrevanje fermentora iznosi najviše 25 % od ukupno proizvedene količine (Effenberger et al, 2009a), a zavisi od materijala i oblika fermentora, kvaliteta izolacije. Na 14

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine najvećem broju biogas postrojenja unutrašnjost fermentora se zagreva pomoću toplovodnih cevi (sl. 2.7a), a sveţ supstrat pre unošenja predgreva u eksternom razmenjivaču toplote (sl. 2.7a). Ovo je istovremeno i najefikasniji sistem kojim se postiţu minimalne temperaturne oscilacije (Anonim, 2006).

a)

b)

Sl. 2.7 a) Toplovodne cevi u unutrašnjosti fermentora; b) toplotna izolacija od stiropora na betonskom fermentoru u fazi izrade Postoje i druge mogućnosti zagrevanja fermentora (šematski prikazano na sl. 2.8). Ovi koncepti reĎe se sreću u praksi, a meĎusobno se razlikuju po tome da li se i na koji način zagrevaju sveţi supstrat i/ili unutrašnjost fermentora.

a)

b)

c)

d)

Sl. 2.8 Šematski prikaz mogućih načina zagrevanja fermentora: a) zagrevanje mase u fermentoru toplovodnim cevima + predgrevanje supstrata u eksternom razmenjivaču toplote (ERT); b) zagrevanje mase u fermentoru toplovodnim cevima; c) zagrevanje mase u fermentoru u ERT; d) predgrevanje supstrata u ERT toplotnom energijom ostatka fermentacije 15

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Poznato je da u procesu anaerobne fermentacije dolazi do samozagrevanja (sl. 2.1). Zbog toga, kada su u letnjim mesecima spoljašnje temperature visoke, potrebno je nekada čak hladiti unutrašnjost fermentora. To se postiţe protokom hladne vode kroz cevovod u unutrašnjosti fermentora, koji se inače koristi za grejanje. Mešanje sadrţaja fermentora pasivno se ostvaruje ubacivanjem sveţeg supstrata, konvekcionim strujanjem supstrata i podizanjem mehurića od proizvedenog biogasa. Ovo nije dovoljno, pa se primenjuje aktivno mešanje: mehaničko, hidrauličko ili pneumatsko. Većina postrojenja primenjuje mehaničko mešanje pomoću mešalica. Potopljene propelerske mešalice (sl. 2.9a), čiji se elektromotori nalaze u supstratu, poseduju dva do tri propelera. Drugi tip su mešalice sa dugačkom osovinom (sl. 2.9b), kod kojih se elektromotor nalazi izvan fermentora, a propeleri su zaronjeni u supstrat i nalaze se na dugačkom vratilu. Varijacija ovog tipa mešalica je aksijalni mešač, koji se postavlja centralno u odnosu na bazu cilindričnog i vertikalnog fermentora. Treći tip mešalica su pedalne (sl. 2.9c), kod kojih se elektromotor, takoĎe, nalazi izvan fermentora.

a)

b)

c) Sl. 2.9 Tipovi mehaničkih mešalica: a) potopljena propelerska; b) sa dugačkim vratilom; c) pedalna Razlike izmeĎu predstavljena tri tipa mehaničkih mešalica, način primene, prikazani su u tab. 2.10, a šematski prikaz hidrauličkog i pneumatskog mešanja dat je na sl. 2.10.

16

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Tab. 2.10 Karakteristike mehaničkih mešalica (Anonim, 2006)

Parametri

Primena Prednosti Nedostaci

Parametri

Primena Prednosti Nedostaci

Parametri Primena Prednosti Nedostaci

Potopljena propelerska mešalica brzohodne mešalice (300-1.500 °/min); potreba za snagom: 10 kW za 1.000 m3 zapremine fermentora, u zavisnosti od viskoznosti supstrata i geometrije fermentora; opseg snage: 0,25 do 35 kW. za sve supstrate u mokroj fermentaciji; većinom u vertikalnim fermentorima; mezofilni reţim rada. dobro mešanje supstrata po celoj zapremini fermentora. veliki zahtev za snagom i visoka potrošnja energije prilikom svakog novog pokretanja, zbog pokretanja velike količine mase supstrata u fermentoru; za odrţavanje neophodno otvaranje fermentora. Mešalica sa dugaĉkim vratilom srednjehodni (100-300 °/min) ili sporohodni (100-300 °/min), kontinualni pogon ili u intervalima; potreba za snagom: 10 kW za 1000 m3 zapremine fermentora, zavisno od viskoznosti supstrata i geometrije fermentora, u kontinualnom pogonu manja potrošnja energije; opseg snage: 2 do 30 kW. za sve supstrate u mokroj fermentaciji; samo u vertikalnim fermentorima. dobro mešanje supstrata po celoj zapremini fermentora; odrţavanje i popravke izvan fermentora. efikasnost mešanja je nedovoljna; povećana buka od motora instaliranog spolja. Pedalna mešalica sporohodni, pogon u intervalima; izrada od nerĎajućeg čelika; potrebna snaga i broj obrtaja zavise od vrste supstrata. kod vertikalnih fermentora za supstrate u mokroj fermentaciji; kod horizontalnih za supstrate u mokroj ili suvoj fermentaciji; dobra mogućnost servisiranja elektromotora izvan fermentora. nemogućnost regulacije pravca mešanja (utiče na efikasnost); za popravku vratila i pedala fermentor mora da se isprazni.

a) b) Sl. 2.10 Šematski prikaz a) pneumatskog i b) hidrauličkog mešanja fermentora 17

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Skladištenje biogasa Produkcija biogasa u toku vremena često nije konstantna, pa je teško da se usklade kapaciteti proizvedenog biogasa i kogenerativnog postrojenja. Cilj je da kogenerativno postrojenje radi pribliţno istom snagom i zbog toga je neophodno da se proizvedeni biogas privremeno skladišti. Rezervoari za skladištenje biogasa moraju da budu hermetički zatvoreni, otporni na povišenu temperaturu, pritisak, UV-zračenje i vremenske uticaje. Na njima se ugraĎuju i sistemi za osiguranje od natpritiska i potpritiska. Rezervoari se dimenzionišu tako da imaju kapacitet dovoljan za skladištenje minimum četvrtine dnevne proizvodnje biogasa, a preporuka je kapacitet dovoljan za jednodnevnu ili dvodnevnu količinu proizvedenog biogasa (Anonim, 2006). Biogas moţe da se skladišti u rezervoarima niskog, srednjeg ili visokog pritiska. Na poljoprivrednim biogas postrojenjima najviše se primenjuju rezervoari sa niskim pritiskom, svega par mbar natpritiska. IzraĎuju se od specijalne folije (EPDM), koja ispunjava sigurnosne zahteve. Skladištenje na niskom pritisku izvodi se kao gasna hauba iznad fermentora ili kao vazdušni jastuk (sl. 2.11). Vazdušni jastuci mogu da se smeštaju, zbog zaštite od okolnih uticaja, pod nadstrešnicama ili se koristi zaštitna membrana. Eksterni rezervoari niskog pritiska mogu da se izvedu i u formi balona, a iz sigurnosnih razloga se smeštaju u zgrade gde su pokriveni, ili se koristi još jedna zaštitna membrana.

a)

b)

Sl. 2.11 Skladištenje biogasa na niskom pritisku u a) gasnoj haubi iznad fermentora; b) vazdušnom jastuku sa zaštitnom membranom Rezervoari srednjeg i visokog pritiska izraĎuju se od čelika, a biogas je na pritisku 5 do 250 bar. Ovakav način skladištenja biogasa je skup i zahtevan za odrţavanje. To je osnovni razlog što se ne koristi na poljoprivrednim biogas postrojenjima. Potrošnja električne energije za skladištenje do 10 bar je 0,22 kWh/m3, a za visoke pritiske 200 do 300 bar je 0,31 kWh/m3 (Anonim, 2006). Kada proizvedena količina biogasa prevazilazi kapacitet rezervoara za skladištenje, na primer, zbog popravke kogenerativnog postrojenja, višak mora da se zbrine na bezopasan način. To je veoma bitno zbog emisije metana u atmosferu. Tada se primenjuje gasna baklja, kojom se metan sagoreva i dobija se ugljen-dioksid (metan ima 23 puta intenzivnije dejstvo na efekat staklene bašte od ugljen-dioksida). Primer sigurnosne baklje za spaljivanje biogasa prikazan je na sl. 2.12. Napominje se, da je korišćenje sigurnosne baklje sa energetskog stanovišta loše rešenje, ali kada je reč o zaštiti ţivotne sredine ponekad neophodno.

18

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Drugi način zbrinjavanja viška biogasa jeste da se instaliraju dve manje kogenerativne jedinice koje zamenjuju jedno veće. Kada se jedan motor popravlja, biogas se sagoreva u drugom. Rezervoar za skladištenje dimenzioniše se tako da moţe da primi i količinu biogasa koja se trenutno ne sagoreva u gasnom motoru, koji se popravlja.

Sl. 2.12 Gasna baklja na biogas postrojenju Skladištenje ostatka fermentacije Ostatak fermentacije privremeno se skladišti u rezervoarima, na vremenski period od pola godine do godinu dana, do trenutka kada su povoljne vremenske prilike za njegovo korišćenje kao poljoprivrednog Ďubriva i iznošenje na polja. Najčešće se koriste betonski rezervoari, a ponekad i izolovane lagune. Betonski rezervoari slični su vertikalnim fermentorima, sadrţe mešalice zbog homogenizacije mase pre izuzimanja, zbog odnošenja na polja. Razlika je što su otvoreni prema atmosferi, termički se ne izoluju i ne zagrevaju. Pošto organska masa u ostatku fermentacije nije u potpunosti razgraĎena, u rezervoaru se još uvek odvija fermentacija i proizvodnja biogasa. Zato se rezervoari često pokrivaju, a proizvedeni biogas sakuplja i koristi. Udeo sakupljenog biogasa iz ovog rezervoara moţe da bude i do 20 % od ukupne količine (Anonim, 2006). Dodatna prednost pokrivanja rezervoara za ostatak fermentacije jeste smanjenje rasprostiranja neprijatnih mirisa. Kontrola i upravljanje procesom Pored stručnog planiranja i projektovanja, na savremenim biogas postrojenjima praktično je obavezno da se obezbedi i siguran pogon biogas postrojenja. Ključno je da se obezbedi stabilnost procesa anaerobne fermentacije (potpoglavlje 2.2), što podrazumeva zadovoljavajuću proizvodnost i kvalitet biogasa. To umnogome utiče na finansijske efekte rada biogas postrojenja. Stabilnost procesa anaerobne fermentacije postiţe se redovnim laboratorijskim analizama i merenjem parametara procesa. Neki od parametara koji se prate su: vrsta i količina ubačenih supstrata, procesna temperatura, pH vrednost, količina i sastav biogasa, 19

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine koncentracija niţih masnih kiselina, nivo ispune fermentora (preporučljivo je da se prva četiri kontinualno mere). Čak i kada se postigne stabilan proces, neophodno je redovno praćenje parametara da se prepoznaju odstupanja od optimalnih vrednosti. Definisanjem optimalnih vrednosti parametara za stabilan proces, moguće je da se pogon biogas postrojenja u potpunosti automatizuje. Automatizacija pogona biogas postrojenja sve više se koristi i razvija. Sistemi koji mogu da se primene su jednostavni (povremeno uključivanje elektromotora), ili veoma kompleksni (merenje mnoštva parametara, upravljanje računarom, potpuna vizualizacija procesa, mogućnost kontrole s udaljenog mesta). Većim stepenom automatizacije postiţu se bolji efekti, ali je tada visina investicije značajno viša. Procesi na biogas postrojenju koji se upravljaju su: doziranje supstrata, higijenizacija, grejanje i mešanje fermentora, transport supstrata kroz faze fermentacije, separacija čvrste i tečne faze, desumporizacija, rad kogenerativnog postrojenja. Jedan primer sistema za automatizaciju biogas postrojenja, prikazan je na sl. 2.13.

Sl. 2.13 Sistem za automatizaciju pogona biogas postrojenja pomoću računara, sa vizualizacijom procesnih parametara Nadalje će se ukratko prikazati jednostavan primer merenja jednog parametra i mogućnost upravljanja pomoću njega. Detaljan pregled načina merenja ostalih parametara i automatizacije biogas postrojenja dati su u Anonim (2006). Merenjem količine biogasa u rezervoaru za skladištenje moţe da se upravlja radom kogenerativnim postrojenjem. Količina biogasa u rezervoaru odreĎuje se merenjem pritiska. Kada je produkcija biogasa mala i količina biogasa u rezervoaru mala, često se primenjuje isključivanje gasnog motora. Motor se startuje tek kada se sakupi dovoljna količina biogasa. Ovo je bitno za biogas postrojenja koja imaju zaključen ugovor za odrţavanje kogenerativnog postrojenja sa firmom koja naplaćuje po času njegovog rada. Na ovaj način se smanjuju troškovi, jer se odrţavanje plaća samo dok jedinica radi nominalnom snagom. Pritisak biogasa se koristi i za upravljanje kompresorom, pre gasnog motora. Što je pritisak biogasa nakon izlaska iz fermentora veći, manja je potreba za radom kompresora.

20


2.5 Ostatak fermentacije i njegova primena U fermentorima biogas postrojenja deo tečne i čvrste mase supstrata transformiše se u biogas. Ostatak fermentacije mora da se zbrine na odgovarajući način. Najbolje bi bilo da se ovaj nusproizvod iskoristi, te da se od njega ostvare prihodi ili uštede na farmi. U najvećem broju slučajeva, ostatak fermentacije se distribuira po poljoprivrednim površinama, kao Ďubrivo. Sastav ostatka fermentacije je vrlo sličan sazrelom stajnjaku, ali ipak najviše zavisi od mešavine korišćenih supstrata. Za vreme fermentacije odvijaju se procesi koji donose niz prednosti u odnosu na stajnjak, za korišćenje ostatka fermentacije kao Ďubriva. Vraćanje ovog materijala na poljoprivredne površine je korisno kada je reč o zaštiti ţivotne sredine i ostvarenju zaokruţenog ciklusa. Ponekad se primenjuje separacija na čvrstu i tečnu fazu. Osobine ostatka fermentacije Tokom fermentacije viskozitet supstrata se smanjuje. To je posledica razgradnje čvrste organske mase, od koje nastaje biogas. Prilikom fermentacije stajnjaka, smanjuje se sadrţaj supstanci neprijatnog mirisa. Smanjuje se i sadrţaj organskih kiselina, koje imaju korozivno dejstvo. Što se tiče prisustva amonijuma, prilikom fermentacije stajnjaka, on se povećava za 5 do 10 %. Stajnjak pre anaerobne fermentacije ima pH vrednost oko neutralne oblasti, a nakon procesa dostiţe oko 8,5 (Anonim, 2006). Ukupna količina azota se nakon procesa ne menja, ali dolazi do transformacije azotnih jedinjenja u neorganske, koje biljke mogu da koriste. Isto vaţi i za fosfor, kalijum, kalcijum i magnezijum. Sadrţaj sumpora se tokom procesa smanjuje, pošto se formira H2S. Količina teških metala se ne menja. Zbog anaerobnih uslova i povišene temperature, patogeni organizmi odumiru, što ima poseban značaj za primenu ovog materijala kao Ďubriva. Što se masa duţe zadrţava u fermentoru, bolji je efekat odumiranja mikroorganizama. U nekim slučajevima, kada se koristi, na primer, otpad klanica, mora da se primeni higijenizacija ili sterilizacija. Primena kao Ďubriva Kao što je navedeno, ostatak fermentacije najčešće se koristi kao Ďubrivo. U tab. 2.11 prikazani su sadrţaji makroelemenata u ostatku fermentacije sa tri biogas postrojenja. Moţe se reći da je sastav ostatka fermentacije sa sva tri postrojenja pribliţno jednak, ali ipak zavisi od korišćenih supstrata. Tab. 2.11 Sadrţaj vlage i makroelemenata u ostatku fermentacije (Effenberger et al, 2009b) Postrojenje Korišćeni supstrati, % Suva masa, % Nukupno, kg/m3 NH4, kg/m3 P2O5, kg/m3 K2O, kg/m3

1

2

3

SK(57), TS(24), SZK(10), SCB(8), O(1)

SK(45), TS(2), SZK(23), SCB(17), O(3)

SK(63), TS(6), SZK(11), SCB(18), O(2)

6,4 5,0 3,4 2,0 4,7

6,4 5,0 2,5 1,3 4,9

7,4 4,5 2,6 1,9 5,4

SK– silaţa kukuruza; TS– tečni stajnjak; SZK– silaţa zrna kukuruza; SCB– silaţa cele biljke ţitarica; O– ostalo.

21

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine U tab. 2.12 prikazani su efekti primene separacije ostatka fermentacije na čvrstu i tečnu fazu. Tehnologija separacije detaljnije je opisana u 7.1.3. Osim vode, u tečnoj fazi se odvajaju i svi ostali makroelementi. To je bitno da se razmotri, kada se planira upotreba čvrste ili tečne faze kao Ďubriva. Tab. 2.12 Sadrţaj vlage i makroelemenata u ostatku fermentacije, tečnoj i čvrstoj fazi, nakon separacije (Effenberger et al, 2009b) Postrojenje Korišćeni supstrati, %

4

5

6

SK(58), ČS(17), SZK(2), SCB(12), O(11)

SK(64), SCB(19), O(17)

SK(72), TS(4), ČS(23), O(1)

Suva masa, % Nukupno, kg/m3 NH4, kg/m3 P2O5, kg/m3 K2O, kg/m3 Suva masa, % Nukupno, kg/m3 NH4, kg/m3 P2O5, kg/m3 K2O, kg/m3 Suva masa, % Nukupno, kg/m3 NH4, kg/m3 P2O5, kg/m3 K2O, kg/m3

Ostatak fermentacije 5,2 7,3 5,3 4,5 7,1 Tečna faza 4,3 5,1 3,4 2,5 4,8 Čvrsta faza 21,8 7,8 2,8 7,8 5,4

7,4 4,7 2,4 2,0 6,3

6,6 6,7 4,8 3,7 6,0

6,8 6,9 2,5 1,8 7,5

6,7 8,1 5,6 4,2 8,2

23,5 5,0 2,2 2,0 6,7

25,1 7,5 4,1 5,2 6,1

SK– silaţa kukuruza; TS– tečni stajnjak; ČS– čvrsti stajnjak; SZK– silaţa zrna kukuruza; SCB– silaţa cele biljke ţitarica; O– ostalo.

Sadrţaj primarnih makroelemenata uporediv je sa sadrţajem u stajnjaku. Zapravo je njihova koncentracija, kada se svede na čvrstu materiju, viša u tečnoj nego čvrstoj fazi. Makroelementi imaju svoju vrednost. Prema Anonim (2009e) kilogram P2O5 ima vrednost –0,46, a kilogram K2O –0,31 €. To znači da, ukoliko vlasnik biogas postrojenja nema mogućnosti da iskoristi celokupni ostatak fermentacije, poljoprivrednici u okolini mogu da budu motivisani da ga preuzmu i distribuiraju. Distribucija stajnjaka sprovodi se u agrotehničkim rokovima, a ne bilo kad u toku godine. To znači da na postrojenju mora da postoji rezervoar u kojem se ostatak fermentacije skladišti do vremena korišćenja. Primena kao čvrstog goriva Ostatak fermentacije ponekad ne moţe da se distribuira na okolne poljoprivredne površine i iskoristi kao Ďubrivo. Zbog sprečavanja zagaĎenja podzemnih voda količina tečnog stajnjaka koja sme da se distribuira je ograničena, a transport na veća rastojanja, udaljenije poljoprivredne površine, nije isplativ. U tom slučaju treba da se razmotre alternativne mogućnosti korišćenja ostatka fermentacije. Jedna od mogućnosti je da se iskoristi kao gorivo za sagorevanje. MeĎutim, kao što je prikazano u tab. 2.12, sadrţaj vlage u ostatku fermentacije je čak i nakon separacije 22

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine visok. U zavisnosti od sadrţaja vlage, ponekad je potrebno da se uloţi više energije za sušenje, nego što je sadrţano u čvrstom ostatku. Korišćenje otpadne toplotne energije biogas postrojenja za sušenje ostatka fermentacije ima smisla, ukoliko ona ne moţe da se iskoristi efikasno na drugi način. Ostatak fermentacije treba da se osuši tako da sadrţaj vlage bude 10 do 20 %. To je praškasti materijal koji nije pogodan za loţenje, ali moţe uspešno da se peletira ili briketira. Na taj način moţe da se koristi u odgovarajućim kotolovima na biomasu, a toplotna moć ovakvog materijala je na nivou toplotne moći biljnih ostataka. U tab. 2.13 prikazani su podaci za peletirane ostatke fermentacije sa dva različita biogas postrojenja. Tab. 2.13 Karakteristike ostatka fermentacije kao čvrstog goriva (Kratzeisen et al, 2010) Uzorak 1

2

Sastav supstrata

%

Silaţa kukuruza Silaţa trave Krompir Silaţa kukuruza Sirak šećerac Stajnjak peradi Silaţa klipa sa zrnom kukuruza

50 40 10 81 9 7 3

Sadrţaj Donja toplotna Topljenje vlage, % moć, MJ/kg pepela, °C 9,2

15,8

1.090

9,9

15,0

1.110

Pepeo koji preostaje nakon sagorevanja sadrţi fosfor, kalijum i druge makroelemente, te moţe bez problema da se distribuira po poljoprivrednim površinama. Čvrsti ostatak fermentacije još uvek zadrţava, u tragovima, supstance neprijatnog mirisa, pa peleti i briketi koji se od njega proizvedu, ne bi bili pogodni za primenu izvan poljoprivrednih oblasti. Najbolje bi bilo da se koriste na samoj farmi. Postoje i druge mogućnosti korišćenja čvrstog ostatka fermentacije, na primer, kao podloge za cveće (navedeno u poglavlju 4.3).

23


3. TEHNOLOGIJE KORIŠĆENJA BIOGASA U ovom poglavlju prikazane su tehnologije korišćenja biogasa, odnosno tehnologije koje omogućavaju energetsku transformaciju primarne energije biogasa. Postoje razne mogućnosti za to. Ipak, zbog postojanja podsticajnih feed-in tarifa za proizvodnju električne energije, korišćenje biogasa u kogeneraciji je najperspektivnije. Zbog toga će se najviše paţnje posvetiti ovoj tehnologiji, a ponajviše kogenerativnim postrojenjima sa motorima SUS, koji se najviše koriste. Za sve tehnologije će se predočiti prednosti i nedostaci, „zrelost“ tehnologije i ono što je ključno – visine investicija.

3.1 Preĉišćavanje biogasa U potpoglavlju 2.1 detaljno je opisan sastav biogasa. S energetskog i ekonomskog aspekta, povoljno je da se proizvede biogas sa što većim udelom metana, jer je on jedini gorivi sastojak značajnog zapreminskog udela (50 do 70 %). Osim toga, za bilo koju primenu neophodno je da se biogas prečisti, odnosno da se uklone nepoţeljni sastojci koji imaju negativan uticaj na ţivotnu sredinu ili štetni sastojci koji oštećuju delove biogas postrojenja. Na poljoprivrednim biogas postrojenjima, iz biogasa se uklanjaju vodoniksulfid (H2S), vodena para i eventualno ugljen-dioksid (CO2).

Sl. 3.1 Prečišćavanje biogasa u zavisnosti od tehnologije za energetsku primenu (Anonim, 2008b) Kvalitet biogasa do kojeg se on prečišćava direktno utiče na visinu troškova, a potreban kvalitet zavisi od tehnologije za energetsku primenu (sl. 3.1, tab. 3.1). Za proizvodnju toplotne energije i kogeneraciju (trigeneraciju), iz biogasa se uklanjaju vodonik-sulfid (desumporizacija) i vodena para (sušenje). Za utiskivanje biogasa u mreţu prirodnog gasa, ali i primenu kao goriva za motorna vozila, neophodno je i uklanjanje CO 2 i komprimovanje. U nekim slučajevima primenjuje se i proizvodnja čistog vodonika iz biogasa (reformiranje), koji se koristi kao gorivo za motorna vozila ili za kogeneraciju u gorivim ćelijama.

24

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Tab. 3.1 Zahtevi za prečišćavanjem biogasa u zavisnosti od tehnologije za energetsku primenu (Wellinger i Lindberg, 2000) Tehnologija Kotao Kuhinjska peć Kogenerativno postrojenje Gorivo u motornim vozilima Utiskivanje u mreţu

H2S < 1.000 ppm da < 1.000 ppm da da

H2O ne ne da da da

CO2 ne ne ne preporučljivo da

U tab 3.2 prikazan je pregled postupaka za prečišćavanje biogasa od H 2S i CO2. U nastavku ovog poglavlja biće objašnjeni samo postupci koji se najčešće primenjuju u praksi, a detaljniji opisi ostalih mogu se naći u Wellinger i Lindberg (2000), Petersson i Wellinger (2009), Anonim (2006). Tab 3.2 Pregled postupaka za prečišćavanje biogasa (Wellinger i Lindberg, 2000) H2S CO2 Biološka desumporizacija Vodeni skruberi GvoţĎe-hlorid u sadrţaj fermentora Skruberi sa polietilen-glikolom GvoţĎe-oksid Ugljena molekularna sita Ispuna s aktivnim ugljem Membrane Vodeni skruberi Visokopritisna gasna separacija Skruberi sa seleksolom Gasno-tečne apsorpcione membrane Desumporizacija Primenjuje se za sprečavanje toksičnog dejstva H2S, jer, na primer, maksimalna dozvoljena koncentracija H2S u radnom okruţenju 5 ppm, a koncentracije preko 300 ppm dovode i do smrti. Sagorevanjem H2S nastaju gasovi SO2 i SO3, koji su toksičniji od H2S. Reakcijom sa vodom nastaje sumporasta kiselina (H2SO3) sa veoma jakim korozivnim dejstvom na metalne delove biogas postrojenja. Za odabir postupka za desumporizaciju, odlučujući parametri su sastav i protok biogasa koji se prečišćava. Generalna podela postupaka za desumporizaciju je na biološke, hemijske i fizičke. Najčešće se primenjuju biološka i hemijska desumporizacija (u fermentoru ili izvan njega). Kod biološke desumporizacije, u fermentor se uduvava odreĎena količina ambijentalnog vazduha (3 do 5 % zapremine biogasa). Kiseonik iz vazduha koristi posebna vrsta bakterija Sulfobacter oxydans prisutna u sadrţaju fermentora da razgradi H2S do elementarnog sumpora. Ovaj postupak je veoma jevtin, ali moţe da se koristi samo na postrojenjima sa privremenim skladištenjem biogasa iznad fermentora (kupola, pokretni krov). Nedostatak je nemogućnost kontrole i upravljanja procesom razgradnje H2S. Biološka desumporizacija izvan fermentora odvija se po istom principu, ali u posebnim kolonama gde biogas odlazi nakon fermentora. Ovaj postupak je skuplji i potrebno je više odrţavanja, ali je moguće preciznije doziranje neophodnog vazduha ili čistog kiseonika, što direktno utiče na efikasnost razgradnje H2S. Za hemijsku desumporizaciju, u fermentor se dodaje supstanca (hloridi gvoţĎa), kojom se H2S hemijski vezuje. Potrošnja je, na primer, 2,3 l gvoţĎe-III-hlorida za 100 m3 biogasa (Anonim, 2006). Primenjuje se kod svih postrojenja sa mokrom fermentacijom. U odnosu na biološki, ovaj postupak ima povećane troškove zbog potrebnih hemikalija, ali je smanjena korozija u fermentoru, jer se ne ubacuje kiseonik. Kod eksterne hemijske 25

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine desumporizacije, primenjuje se „pranje“ biogasa. I voda moţe da se koristi kao radni medijum, ali je to najčešće vodeni rastvor natrijum-hidroksida (NaOH), koji poboljšava apsorpcioni kapacitet vode. Time je potrebna manja količina radnog medijuma i manja je potreba za pumpanjem. Proces uklanjanja H2S iz biogasa je hemijski proces, jer H2S reaguje sa NaOH i nastaje natrijumova so (natrijum-sulfid). Proces nije regenerativan, odnosno nije moguće prečišćavanje do polaznog radnog medijuma, pa je glavni nedostatak odlaganje velikih količina vode zagaĎene natrijum-sulfidom. Ovim postupkom postiţu se visoke efikasnosti prečišćavanja, s uklanjanjem i preko 95 % H2S. Kao i za eksterni biološki postupak, moguća je primena za bilo koji tip biogas postrojenja. Sušenje Sprečava potencijalnu kondenzaciju vodene pare kojom je biogas zasićen, nakon izlaska iz fermentora. Time je sprečeno oštećenje delova postrojenja, jer je onemogućeno zamrzavanje vode u instalacijama i korozija. Najjednostavniji način uklanjanja vodene pare iz biogasa je njegovim hlaĎenjem ili regulacijom pritiska. Sušenje se najčešće obezbeĎuje dovoljno dugačkom trasom gasovoda, da ima dovoljno vremena da se biogas ohladi. Cev ulazi u zemlju koja je leti dovoljno hladna da osigura kondenzaciju, a zimi je temperatura iznad nule, čime se sprečava zamrzavanje. Kondenzacija se odvija u najniţoj tački, u kojoj se postavlja i odvajač kondenzata. Odvajač kondenzata mora povremeno da se prazni, pa treba da mu je omogućen lak pristup. Sa kondenzatom se odvajaju i još neke nepoţeljne supstance, aerosoli i rastvoreni gasovi. Kod nekih postrojenja sušenje se odvija primenom električnog hladnjaka. Na temperaturi ispod 10 °C, postiţe se značajnija efikasnost odvajanja vlage, ali je nedostatak potrošnja električne energije. Posle hlaĎenja biogas se ponovo zagreva, da se smanji relativna vlaţnost vazduha i spreči kondenzacija u daljoj trasi gasovoda. Uklanjanje CO2 Primenjuje se kod tehnologija kod kojih je bitno da se poveća toplotna moć biogasa (energetski sadrţaj). Ugljen-dioksid je inertan prilikom sagorevanja biogasa i nema značajan uticaj na okolinu. Iz biogasa se uklanja CO2 čime se on prečišćava do nivoa kada u njemu preostaje skoro samo metan, odnosno gasa koji čini većinu zapremine prirodnog gasa. To je naročito bitno ukoliko se utiskuje u mreţu prirodnog gasa, jer moţe tačno da se definiše količina isporučene energije. Prilikom korišćenja biogasa kao goriva, prečišćavanje do kvaliteta prirodnog gasa je neophodno, zbog ograničene mogućnosti skladištenja u motornim vozilima. Zatim će biti prikazana dva postupka uklanjanja CO 2, „pranjem“ vodom u apsorpcionim kolonama i prečišćavanje pomoću membrane. Proces uklanjanja CO2 iz biogasa, tzv. postupkom „pranje“ vodom, koji je čisto fizički, šematski je prikazan na sl. 3.2. Mehanizam se zasniva na većoj rastvorljivosti CO 2 u vodi od CH4. Da bi se pojačao efekat apsorpcije, biogas se nakon izlaska iz fermentora komprimuje. Biogas u apsorpcionu kolonu ulazi odozdo, a voda odozgo. Voda se raspršuje i pod uticajem gravitacije pada nadole. Tokom padanja vode CO 2 iz biogasa se u njoj rastvara, te dobija gas sa preko 90 % metana. Delimično se odvaja i H2S, pa je u nekim slučajevima, u zavisnosti od njegove koncentracije i zahteva odlaganja upotrebljene vode, potrebno da se prethodno sprovede desumporizacija. Voda nakon izlaska iz kolone sadrţi apsorbovani CO2, i ulazi u kolonu za regeneraciju. U njoj se odvija regeneracija radnog medijuma (vode), čime se CO2 izdvaja u atmosferu, a regenerisana voda ponovo koristi u apsorpcionoj koloni.

26


Sl. 3.2 Uklanjanje CO2 iz biogasa „pranjem“ vodom u apsorpcionim kolonama (Wellinger i Lindberg, 2000) Uklanjanje CO2 pomoću membrana, sa gasno-tečnom apsorpcijom, šematski je prikazano na sl. 3.3. Glavni elemenat je mikroporozna hidrofobna membrana, koja razdvaja gasnu i tečnu fazu u sistemu. Biogas i apsorpciona tečnost struje u suprotnim smerovima, a CO2 iz biogasa zbog procesa difuzije prolazi kroz membranu i apsorbuje se u tečnosti. Pogonski pritisak je atmosferski, pa je postrojenje jevtino. Ovim postupkom postiţe se efikasno prečišćavanje biogasa i dostizanje udela metana i preko 96 %. Regeneracija radnog medijuma postiţe se zagrevanjem, a osloboĎeni CO2 je čist i moţe da se iskoristi u industrijske svrhe.

Sl. 3.3 Uklanjanje CO2 pomoću membrana, sa gasno-tečnom apsorpcijom (Wellinger i Lindberg, 2000)

27


3.2 Korišćenje u kogeneraciji 3.2.1 Kogenerativno postrojenje sa motorom SUS Na biogas postrojenjima najčešće se primenjuje kogeneracija korišćenjem motora s unutrašnjim sagorevanjem, SUS. Visok je električni stepen korisnosti i niţa su investiciona ulaganja. Najpre su razvijeni gasni Otto motori (engleski Gas sparking engines, nemački GasOttomotoren). Poslednjih godina razvijeni su i dizel motori s inicijalnim paljenjem (engleski Pilot injection gas engines, nemački Zündstrahlmotoren). Princip rada Šematski prikaz kogenerativnog postrojenja sa motorom SUS dat je na sl. 3.4. Mehanička energija dobijena na vratilu motora SUS prenosi se na generator električne energije. Najčešće se primenjuju sinhroni generatori, dok se asinhroni koriste na biogas postrojenjima električne snage do 100 kW (Anonim, 2006). Ranije se smatralo da se u motorima SUS jedna trećina primarne energije transformiše u mehaničku, jedna trećina u toplotnu energiju rashladne tečnosti (na ovakvim postrojenjima ne koriste se vazdušno hlaĎeni motori), a da jednu trećinu sadrţe produkti sagorevanja. Savremeni motori SUS imaju stepen iskorišćenja i preko 40 %, ali je i tada na raspolaganju velika količina toplotne energije. Kogeneracija se ostvaruje iskorišćenjem toplotne energije rashladne tečnosti i produkata sagorevanja. Toplotna energija koja se dobija iz rashladne tečnosti je na niskom temperaturnom nivou, pa moţe da se iskoristi samo za zagrevanje vode do oko 90 °C. Topla voda moţe da se upotrebi za grejanje fermentora ili obliţnjih radnih ili stambenih prostorija. Temperature produkata sagorevanja su 460 do 550 °C, pa ova toplotna energija moţe da se iskoristi za proizvodnju tehnološke pare. Ukoliko se toplotna energija rashladne tečnosti ne koristi, ili se ne koristi konstantno, ona mora da se hladi, kao i na svakom drugom motoru SUS, da ne bi došlo do pregrevanja.

Sl. 3.4 Šematski prikaz kogenerativnog postrojenja sa motorom SUS 28

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Za ostvarenje kogeneracije, iskorišćenje toplotne energije rashladne tečnosti i produkata sagorevanja, neohphodni su odgovarajući razmenjivači toplote. TakoĎe, kao i u drugim slučajevima, sastavni deo opreme su i kontrolno-upravljački sklopovi. Gasni Otto motori Gasni Otto motori specijalno su razvijeni za korišćenje biogasa. Rade sa visokim koeficijentom viška vazduha da bi se smanjile emisije nepoţeljnih produkata. Podešeni su da rade sa minimalnim zapreminskim udelom metana u biogasu od 45 %. Ukoliko udeo metana padne ispod ove vrednosti automatski se isključuju. Ukoliko nema biogasa na raspolaganju, ovi motori mogu da koriste druge vrste gasovitih goriva, na primer, prirodni gas. Prirodni gas koristi se kao gorivo i za puštanje postrojenja u rad. Karakteristike i specifičnosti gasnih Otto motora prikazane su u tab. 3.3. Tab. 3.3 Karakteristike gasnih Otto motora (Anonim, 2006) Aspekt Osnovni parametri Primena

Prednosti

Nedostaci Izvedba

Opis snaga dostiţe i preko 1 MW e; radni vek je 60.000 h u pogonu; primenjivi za udeo metana veći od 45 %. moguće na svim, ali isplativo za veća biogas postrojenja. specijalno konstruisani za korišćenje biogasa; emisije ispod graničnih vrednosti; manja potreba za odrţavanjem; ukupni stepen korisnosti je veći, nego za dizel motore s inicijalnim paljenjem. viši investicioni troškovi, nego za dizel motore s inicijalnim paljenjem; za manje snage imaju niţe električne stepene korisnosti nego dizel motore s inicijalnim paljenjem. kao agregati u kogeneraciji ili u kontejnerskoj izvedbi.

Dizel motori s inicijalnim paljenjem Ovaj tip motora izraĎuju fabrike koje inače proizvode kamionske motore. Zbog toga ovaj tip motora nije uvek namenski proizveden za korišćenje biogasa, nego se za tu namenu standardni modeli preraĎuju. Biogas i vazduh se mešaju i usisavaju u cilindre. Kada se u cilindru mešavina komprimuje, ubacuje se dizel gorivo i ostvaruje paljenje cele smeše. Količina dizel goriva je, izraţeno u udelu energije, 8 do 12 %. Zbog male količine dizel goriva koje se koristi, postoji opasnost od oštećenja brizgaljki koje se tada manje hlade. Ukoliko nema dovoljno biogasa ili tokom puštanja u pogon, bez ikakvih ograničenja moţe da se koristi samo dizel gorivo. U zavisnosti od proizvoĎača, neki dizel motori s inicijalnim paljenjem mogu da koriste i biogoriva (biodizel ili biljno ulje). Karakteristike i specifičnosti ovih motora prikazane su u tab. 3.4.

29

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Tab. 3.4 Karakteristike dizel motora s inicijalnim paljenjem (Anonim, 2006) Aspekt Osnovni parametri Primena Prednosti

Nedostaci Izvedba

Opis proizvedena snaga je do 10 % iz dizel goriva; snage do 250 kW e; radni vek je 35.000 h u pogonu. moguće na svim, ali isplativo za manja biogas postrojenja. za manje snage imaju više električne stepene korisnosti, nego gasni Otto motori. ukupni stepeni korisnosti niţi nego kod gasnih Otto motora; potreba za korišćenjem dodatnog goriva (dizel); emisije izduvnih gasova značajno više, nego kod gasnih Otto motora. kao agregati u kogeneraciji ili u kontejnerskoj izvedbi.

Snage, stepeni korisnosti Električni stepen korisnosti kogenerativnog postrojenja izračunava se kao proizvod stepena korisnosti motora i stepena korisnosti generatora. Električni stepeni korisnosti kogenerativnih postrojenja sa dizel motorima s inicijalnim paljenjem su u opsegu 30 do 40 %. Za opsege manjih snaga, električni stepeni korisnosti ovih motora viši su nego za gasne Otto motore istih snaga. Porastom nominalne električne snage, primetan je i porast vrednosti električnog stepena korisnosti, sl. 3.5.

Sl. 3.5 Električni stepeni korisnosti kogenerativnih postrojenja sa motorima SUS (Anonim, 2006) Ukupni stepeni korisnosti za motore SUS, ukoliko se iskoristi i toplotna energija rashladne tečnosti i produkata sagorevanja, su izmeĎu 80 i 90 %. Ipak, to su maksimalne vrednosti, koje zavise od toga u kolikoj meri se iskoristi otpadna toplotna energija. Održavanje Radni vek dizel motora s inicijalnim paljenjem jeste oko 35.000 h. Ako bi motor godišnje radio 8.000 h, onda bi radni vek bio oko 4,5 godine. Gasni Otto motori imaju radni vek 45.000 h, odnosno 5,5 godina. Nakon radnog veka sprovodi se generalna popravka.

30

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Investicije, troškovi Investicije za kogenerativno postrojenje umnogome zavise od tipa motora. Investicije za dizel motore s inicijalnim paljenjem su niţe, pošto se često motori ovog tipa motora proizvode u velikim serijama. U fabrikama za kamionske motore, izraĎuju se osnovni delovi i sklopovi motora, kao i za kamionske, a dodatno se ugraĎuju potrebni elementi za korišćenje biogasa. Dizel motor s inicijalnim paljenjem snage 200 kW e ima specifičnu investiciju oko 550 €/kW e, a gasni Otto motor iste snage oko 800 €/kW e, sl. 3.6. Ove cene date su za motore koji nisu u kontejnerskoj uzvedbi, već za gasne agregate (motor spregnut sa generatorom). Zato je potrebno da se predvide i troškovi dodatne opreme.

Sl. 3.6 Specifične investicije za kogenerativna postrojenja sa motorima SUS (Anonim, 2006) Prilikom odabira tipa motora, potrebno je da se razmotre električni stepeni korisnosti. Motori koji imaju više stepene korisnosti koštaju više. MeĎutim, uloţena investicija moţe da se isplati, jer je veća proizvodnja električne energije, a time su i veći prihodi od prodaje električne energije. Troškovi odrţavanja zavise od snage, a iznose 1 do 1,8 ct za svaki kWh proizvedene električne energije (Anonim, 2006). Na sl. 3.7 prikazani su specifični troškovi odrţavanja, a vrednosti vaţe u slučaju da je vlasnik biogas postrojenja sklopio ugovor sa firmom koja odrţava motore. Za pogon dizel motora s inicijalnim paljenjem, potrebno je da se uračunaju i troškovi za kupovinu dizel goriva, ali i njegovo skladištenje.

Sl. 3.7 Specifični troškovi odrţavanja motora (Anonim, 2006) 31

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine 3.2.2 Stirling motori Stirling motori su klipne mašine sa zatvorenim ciklusom, pošto radni medijum ostaje unutar radnog cilindra. Klasifikuju se kao motor sa spoljašnjim sagorevanjem, iako nije pravilo da se toplotna energija obezbeĎuje sagorevanjem (moguće je korišćenje solarne, geotermalne ili otpadne toplote nekog procesa). Princip rada Kruţni termodinamički proces sastoji se od četiri glavna procesa: zagrevanje, ekspanzija, hlaĎenje i kompresija. Radni fluid, vazduh, vodonik ili helijum, nakon zagrevanja i ekspanzije u toplom cilindru, odlazi do hladnog cilindra. Za zagrevanje toplog cilindra koristi se spoljašnji izvor toplote, odnosno sagorevanje biogasa. U hladnom cilindru, koji je u sprezi sa toplotnim ponorom, dolazi do pothlaĎenja radnog fluida i njegove kompresije. Mehanički rad ostvaruje se na vratilu koje je spregnuto sa klipnjačama oba cilindra, za vreme ekspanzije i kompresije. Vratilo motora je spregnuto sa generatorom električne energije, a kogeneracija ostvaruje se iskorišćenjem otpadne toplote, koja se odaje u hladnom cilindru. Šema postrojenja prikazana je na sl. 3.8. Postrojenje sadrţi i regenerator, kojim se povećava stepen korisnosti i smanjuje potreba za uloţenom toplotnom energijom. On se nalazi na traktu kroz koji gas prolazi na putu od toplog do hladnog cilindra i obrnuto. Kada se gas kreće od toplog cilindra, regenerator se zagreva i potrebno je oduzeti manju količinu energije u hladnom cilindru. Pri povratku ohlaĎenog gasa i obavljene kompresije, gas se zagreva, jer je regenerator na višoj temperaturi.

Sl. 3.8 Šematski prikaz kogenerativnog postrojenja sa stirling motorom Stepeni korisnosti, opsezi snage Električni stepeni korisnosti postrojenja sa stirling motorom kreću se u opsegu 10 do 15 %, a ukupni stepen korisnosti su i do 90 %. Povećanje električnog stepena korisnosti moţe da se izvede na račun smanjenja termičkog, iskorišćenjem dela toplotne energije za predgrevanje vazduha za sagorevanje. 32

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Jedan primer je postrojenje sa stirling motorom snage 35 kW e i 219 kW t. Za to je potrebno da se uloţi primarna energija sagorevanjem biogasa 300 kW. Time je postignut električni stepen korisnosti oko 12 %, a termički 73 % (ukupan 85 %). Električni stepen korisnosti samog stirling motora je 25 %. Stirling motori za korišćenje biogasa primenjuju se samo za snage manje od 50 kW e (Anonim, 2006). Investicije, troškovi Troškovi investicija za stirling motore su veoma visoki, pošto ne postoji serijska proizvodnja i prikazani su tab. 3.5. Osim toga, i troškovi odrţavanja su visoki. Tab. 3.5 Investicije i troškovi odrţavanja za stirling motore (Obernberger i Thek, 2008) Snaga postrojenja, kWe Investicija, € Specifična investicija, €/kW e Troškovi odrţavanja, €/a

35 184.000 5.257 3.180

70 320.000 4.571 5.550

Prednosti Mehanizmi sagorevanja su jednostavniji, jer nisu potrebni ventili, mogućnost primene za dodatnu proizvodnju električne energije, mogućnost proizvodnje toplotne ili rashladne energije. Nedostaci Ne postoje trţišno zrela rešenja za biogas, nego samo pilot i demonstraciona postrojenja, veoma visoke investicije.

3.2.3 Mikroturbine Mikroturbine su manjih snaga od gasnih turbina u velikim energetskim postrojenjima i rade po istom termodinačkom ciklusu (Brayton-ovom), pa se nazivaju još i mikrogasne turbine. Brzohodne su, niskih temperatura i pritisaka u komori za sagorevanje. Kao gorivo mogu da koriste bilo koji gas minimalnog sadrţaja metana 35 % (Peche et al, 2007). Prvo su korišćene mikroturbine na prirodni gas, a u novije vreme postoje tehnička rešenja za korišćenje biogasa. Razlika je u upravljačkim ventilima i geometriji komore za sagorevanje. Tehnička rešenja mikroturbina u potpunosti su zrela, a proizvodnja je u malim serijama. Zbog toga su investicije za ovu tehnologiju još uvek visoke. Princip rada Princip rada mikroturbine u sistemu kogeneracije šematski je prikazan na sl. 3.9. Potrebna količina vazduha usisava se iz okoline i uz pomoć centrifugalnog kompresora komprimuje na pritisak 5 bar. Radi povećanja električnog stepena korisnosti, u sistemu se koristi rekuperator kojim se vazduh dogreva toplotom produkata sagorevanja. Zagrejani i komprimovani vazduh meša se u komori za sagorevanje sa biogasom, te mešavina sagoreva. Vreli produkti sagorevanja, temperature više od 800 °C, dolaze do turbine gde ekspandiraju sa stepenom ekspanzije 3,5 do 4 i hlade se na oko 650 °C. Nakon izlaska iz rekuperatora, produkti sagorevanja su temperature oko 270 do 310 °C. Veći deo mehaničkog rada dobijenog na vratilu turbine koristi se za pogon električnog generatora, a 33

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine manji za pogon kompresora. Proizvode visokofrekventnu naizmeničnu električnu energiju do 1.600 Hz, pri broju obrtaja generatora 60.000 do 100.000 u minuti.

Sl. 3.9 Šematski prikaz mikroturbine u sistemu kogeneracije Kod mikroturbina, celokupna količina otpadne toplote sadrţana je u produktima sagorevanja, za razliku od gasnih motora gde je nosilac toplote i rashladna tečnost. Produkti sagorevanja, nakon izlaska iz rekuperatora, toplotnu energiju mogu da predaju u razmenjivaču toplote ili da se direktno iskoriste za tehnološki proces. Direktno korišćenje produkata sagorevanja tehnički je jednostavnije, energetski efikasnije, a time i ekonomski povoljnije. Omogućeno je niskim sadrţajem štetnih materija u produktima sagorevanja, pre svega, CO i NOx (Bekker i Oechsner, 2010). Ovo otvara nove mogućnosti iskorišćenja toplotne energije produkata sagorevanja, npr. za direktno sušenje prehrambenih proizvoda ili regulisanje ugljen-dioksida u staklenicima (Anonim, 2006). Oblasti snaga, stepeni korisnosti Oblast električnih snaga koje pokrivaju mikroturbine na biogas su 30 do 250 kW e. Za pokrivanje većih snaga, koristi se paralelna veza nekoliko jedinica. Podaci o snagama i stepenima korisnosti za turbine nekoliko proizvoĎača date su u tab. 3.6. Tab. 3.6 Električni i termički stepeni korisnosti, opsezi snaga mikroturbina (preuzeto i doraĎeno iz Peche et al, 2007) Parametar Pe, kW e Pt, kW t ηe, % ηu, %

Capstone Turbine Corporation 30-200 70-345 25-33 85-92

Turbec AB

Elliot Energy Systems

105 167 30 78

100 172 29 >75

Bowmann Power Systems 80 216 15-22 75-80

IR Energy Systems 70/250 28-30 -

Pe– električna snaga; Pt– termička snaga; ηe– električni stepen korisnosti; ηe– ukupni stepen korisnosti.

Ispitivanja mikroturbine Capstone CR 65 pokazala su da stepeni električne korisnosti variraju u zavisnosti od opterećenja turbine. Pri parcijalnim opterećenjima postiţu se 34

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine električni stepeni korisnosti 18,8 do 24,4 %, a pri nominalnom opterećenju 25,8 % (Bekker i Oechsner, 2010). Pri nominalnom opterećenju postignuti su i minimumi emisija CO i NOx u produktima sagorevanja. Model mikroturbine istog proizvoĎača, Capstone CR 200, postiţe električne stepene korisnosti do 33 %. Termički stepeni korisnosti turbine Capstone CR 65 su u intervalu 68,6 do 70,7 % (Bekker i Oechsner, 2010). Visoki termički stepeni korisnosti postignuti su direktnim iskorišćenjem toplotne energije produkata sagorevanja za proces sušenja, bez korišćenja razmenjivača toplote. Kada se koristi razmenjivač za zagrevanje tople vode u sistemu grejanja, zbog gubitaka energije, termički stepeni korisnosti su izmeĎu 50 i 55 %. Za pripremu biogasa, tj. za njegovo prečišćavanje i komprimovanje potrebno je dodatno uloţiti oko 10 % primarne energije goriva (Pöschl et al, 2010). Investicije, troškovi Specifične investicije za mikroturbine na biogas više su nego za gasne motore, a pad cena očekuje se nakon veće rasprostranjenosti na trţištu. Radni vek ovih turbina je 80.000, a generalna popravka nakon 40.000 h u pogonu. Redovno odrţavanje potrebno je nakon 6.000 ili 8.000 h, u zavisnosti da li se koriste vazdušni ili uljani leţajevi. Zamena filtera za vazduh i mlaznica za gorivo je nakon 4.000 h pogona. Podaci o investicijama i troškovima za mikroturbine prikazani su u tab. 3.7. Prikazane investicije, osim za model C50, su za osnovnu opremu, bez troškova ugradnje. Tab. 3.7 Investicije i troškovi mikroturbina na biogas (doraĎeno iz Peche et al, 2007) Model Capstone C30 Capstone C65 Capstone C50 Capstone C200

Snaga, kWe 30 65 50 200

Vrsta troška Troškovi generalne popravke Investicija za kompresor Specifični troškovi odrţavanja Troškovi ugradnje modela C30

Investicija, € 51.400 91.900 130.000 np

Specifiĉna investicija, €/kWe 1.720 1.530 2.160 np

Iznos 12.300-15.100 € 3.500-11.000 € 0,32-0,41 ct/h 12.000 €

np– nema podataka

Prednosti Visoki termički stepeni korisnosti, širok spektar mogućnosti iskorišćenja otpadne toplote, pouzdanost u radu, mala potreba za odrţavanjem, niske koncentracije štetnih gasova CO i NOx u produktima sagorevanja, kompaktnost i nizak nivo buke. Nedostaci Niski električni stepeni korisnosti, ali uz tendenciju povećanja unapreĎenjem tehnologije, znatno smanjenje električnog stepena korisnosti pri parcijalnim opterećenjima, visoke investicije. 35

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine 3.2.4 Gorive ćelije Gorive ćelije su elektrohemijski pretvarači energije. U njima se hemijska energija goriva direktno pretvara u električnu energiju, bez procesa sagorevanja. Zbog toga gorive ćelije imaju prednost nad tradicionalnim sistemima za proizvodnju energije u vidu smanjenja emisije štetnih gasova. Korišćenje gorivih ćelija ima još niz prednosti, ali zato što ne postoji trţišna zrelost cene su još uvek visoke. Princip rada Sastavni delovi i princip rada gorive ćelije šematski su prikazani na sl. 3.10. Princip rada gorivih ćelija uporediv je s obrnutim procesom hidrolize vode. U procesu učestvuju gorivo (najčešće vodonik), oksidant (okolni vazduh ili čist kiseonik), a kao produkti dobijaju se voda, električna i toplotna energija. Osnovni delovi gorive ćelije su elektrolit, elektrode (anoda i katoda) i katalizator. Anoda ima ulogu da u kanalima obezbedi kontakt izmeĎu molekula vodonika i katalizatora, pri čemu vodonik oksiduje tako da nastaju pozitivni joni vodonika i elektroni. Elektrolit je dizajniran tako da propušta jone vodonika do katode, ali ne i elektrone. Nastali elektroni se preko anode sprovode do spoljašnjeg strujnog kruga (potrošača električne energije). Katodom se provode elektroni po povratku iz spoljašnjeg strujnog kruga i u kanale se dovodi kiseonik u kontakt sa katalizatorom. Katalizator je specijalan materijal koji obezbeĎuje reakciju jona vodonika, elektrona i kiseonika (nastajanje vode). Ova reakcija je egzotermna, odnosno generiše se toplotna energija. Treba imati u vidu da je princip rada prikazan za PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) tip gorive ćelije. Za druge tipove gorivih ćelija vaţe druge hemijske reakcije, ali se na kraju dobijaju isti produkti (voda, ugljen-dioksid, električna i toplotna energija).

Toplota H2O Vazduh

Kanali za dovod oksidanta

Kanali za dovod goriva

O2 Katoda Elektrolit Katalizator Anoda

Katoda Anoda Elektrolit

a)

e Gorivo

-

H2

Katalizator

b)

Sl. 3.10 Šematski prikaz a) sastavnih delova i b) principa rada gorive ćelije Tipovi gorivih ćelija Gorive ćelije se klasifikuju na više načina, a najčešće prema vrsti elektrolita. To su: Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). Postoje i drugi tipovi gorivih ćelija, ali su ovde prikazani oni u kojima moţe da se primeni biogas. Osim kompatibilnosti, kao kriterijum za odabir gorive ćelije za korišćenje biogasa su snaga koju je moguće ostvariti, radna temperatura, osetljivost na nečistoće u gorivu, cena, vreme u pogonu (kratkoročno ili dugoročno). Biogas pre korišćenja u gorivim ćelijama mora da se prečisti da zbog smanjenja negativnog uticaja štetnih materija i povećanja efikasnosti pretvaranja energije. Zato se u 36

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine nekim tipovima gorivih ćelija koristi čist vodonik. Kod tipova gorivih ćelija koje imaju visoke radne temperature (MCFC i SOFC), moţe da se ostvari reformiranje vodonika iz biogasa u samoj gorivoj ćeliji. PAFC je najviše razvijen tip, većinom se koristi za prirodni gas, ali ima nizak električni stepen korisnosti. Tab. 3.8 Kompatibilnost gorivih ćelija s odreĎenim vrstama biogoriva (Baaske and Trogisch, 2004) Izvor goriva

PEMFC Gasifikacija biomase (+) Metan iz deponijskog gasa (+) Metan iz biogasa (+) Bioetanol +

Tip gorive ćelije PAFC MCFC + +++ + +++ + +++ + +++

SOFC +++ +++ +++ +++

+++ Snaţna kompatibilnost; + Dobra kompatibilnost; (+) Slaba kompatibilnost.

Stepeni korisnosti, opsezi snaga Većina tipova gorivih ćelija imaju viši električni stepen korisnosti od postrojenja zasnovanih na termodinamičkom ciklusu. Kada se kao gorivo koristi vodonik, a kao oksidant čist kiseonik, električni stepen korisnosti dostiţe i 60 %, a inače je 40 do 50 %. Električni stepeni korisnosti razlikuju se za pojedine vrste gorivih ćelija, kao i radne temperature na kojima se proces odvija (tab. 3.9). Tab. 3.9 Električni stepeni korisnosti i radne temperature pojedinih vrsta gorivih ćelija Električni stepen korisnosti, % Radna temperatura, °C

PEMFC

PAFC

MCFC

SOFC

50 – 60

40

50 – 60

50 – 60

80 – 90

200 – 250

650

800 – 1.000

U MCFC i SOFC tipu gorivih ćelija proizvodi se toplotna energija na temperaturnom nivou, koji moţe da se iskoristi za proizvodnju pare. Proizvedena para moţe da se iskoristi za dodatnu proizvodnju električne energije (vidi 3.2.5), a druga mogućnost jeste da se para upotrebi za neki tehnološki proces i nakon toga za zagrevanje vode u sistemu grejanja. U PEMFC tipu dobija se temperatura 80 do 90 ºC, što ograničava korišćenje toplotne energije samo za zagrevanje vode u sistemu grejanja. Ukoliko se iskoristi celokupna preostala količina toplotne energije, ukupni stepen korisnosti dostiţu 80 do 90 %. Mogućnost razvijanja odreĎene snage u gorivoj ćeliji u najvećoj meri zavisi od tipa same gorive ćelije. Opsezi električnih snaga za tipove gorivih ćelija u kojima je moguće da se primeni biogas dati su u tab. 3.10. Ove vrednosti treba prihvatiti sa rezervom, pošto se ova tehnologija još uvek razvija, te se i opsezi snaga menjaju. Tab. 3.10 Opsezi snaga koje pokrivaju odreĎeni tipovi gorivih ćelija Opseg snage

PEMFC

PAFC

MCFC

SOFC

100 W-500 kW

do 10 kW

do 100 kW

do 100 kW

37

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Investicije, troškovi Upotreba gorivih ćelija nije u potpunosti komercijalizovana, proizvode se u malim serijama, pa je zato i njihova cena visoka. Goriva ćelija tipa PAFC košta oko 3.200 €/kW e. Investicija za MCFC iznosi 960 do 1.200 €/kW e, a za SOFC od 800 do 1.200 €/kW e, dok za PEMFC investicija je 800 €/kW e. Cena proizvedenog vodonika iznosi 1,5 do 2,2 €/kg ili oko 0,055 €/kWh primarne energije. Tome treba dodati troškove komprimovanja i skladištenja vodonika. Prednosti Visoki električni stepeni korisnosti, uz mogućnost dodatne proizvodnje električne energije, niske emisije štetnih materija i gasova, produkt reakcije su H2O i CO2, nema rotirajućih delova – niska bučnost i malo potrošnih materijala. Nedostaci Visoke investicije, u fazi demonstracionih projekata, visoki troškovi prečišćavanja biogasa i proizvodnje vodonika. 3.2.5 ORC proces za dodatnu proizvodnju elektriĉne energije ORC (Organic Rankine Cycle) proces je veoma sličan klasičnom Rankine-Clausius procesu, odnosno termodinamičkom procesu u parno-turbinskom postrojenju. Princip se u suštini ne razlikuje, osim što se umesto vode u ORC procesu koristi silikonsko ulje, sl. 3.11.

Sl. 3.11 Šema postrojenja s ORC procesom

38

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Osnovni elementi postrojenja su termouljni kotao, turbina sa generatorom električne energije, kondenzator i napojna pumpa. U sastavnom delu postrojenja su i regenerator, ekonomajzer i predzagrejač vazduha za sagorevanje, kojima se povećava ukupan stepen korisnosti postrojenja. U kotlu se termoulje zagreva na oko 300 °C, koje ima ulogu meĎumedija, da transportuje toplotnu energiju do radnog medijuma. Nakon predaje toplote radnom medijumu, termoulje se hladi do 250 °C i ciklus se ponavlja. Radni medijum je organski fluid – silikonsko ulje, čije korišćenje donosi niz prednosti u odnosu na vodenu paru. Zbog niţeg pritiska u celom sistemu, postrojenje ne potpada pod zakonske mere koje moraju da se preduzimaju za visoke pritiske. Stoga za upravljanje ovim postrojenjem nije neophodna visoka stručna kvalifikacija. Najvaţniji su temperaturni i pritisni nivo na kojem moţe da se koristi, jer poseduje veći toplotni kapacitet od vode. Silikonsko ulje isparava te nakon toga, ekspandira u turbini, te se kondenzuje u kondenzatoru, čim se ciklus organskog fluida zaokruţuje. ORC proces za biogas postrojenja Firma Jenbacher GmbH razvila je koncept kojim se omogućuje veće iskorišćenje otpadne toplotne energije sa biogas postrojenja i dodatna proizvodnja električne energije. Kada ne postoji druga mogućnost, otpadna toplotna energija u produktima sagorevanja iz kogenerativnog postrojenja sa gasnim motorom moţe da se iskoristi kao izvor toplote za isparivač u ORC postrojenju (sl. 3.12). Ostali delovi postrojenja bitno se ne razlikuju od ORC postrojenja, prikazanog na sl. 3.11. Prikazani modul ipak nije specijalno napravljen za korišćenje otpadne toplotne energije sa biogas postrojenja. Zato je bitno da temperatura produkata sagorevanja ne padne ispod tačke rose, da ne bi došlo do niskotemperaturne korozije.

Sl. 3.12 Šematski prikaz ORC postrojenja za iskorišćenje otpadne toplote sa biogas postrojenja Električna snaga modula sa ORC procesom je 125 kW, a za nju je potrebna termička snaga izvora toplote 980 kW. To je snaga koju moţe da obezbedi biogas postrojenje sa snage oko 2 MW e, jer se oko polovine termičke snage nalazi u produktima sagorevanja. Time se dostiţe ukupna električna snaga biogas postrojenja 2.125 kW. Investicija za ovakav modul je visoka, 350.000 do 400.000 €. MeĎutim, za biogas postrojenje snage 2.125 kW e, feed-in tarifa iznosi oko 12 ct/kWhe (vidi 7.2.3), a godišnja 39

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine količina električne energije koja bi mogla dodatno da se proizvede ORC modulom je oko 1 GWhe. Time bi se ostvario dodatni prihod od prodaje električne energije od oko 120.000 €, pa je gruba procena za vreme povrata ove dodatne investicije tri do četiri godine. Primena ovog modula je samo na većim postrojenjima (preko 2 MW e).

3.3 Korišćenje u trigeneraciji Prilikom korišćenja biogasa u kogeneraciji, električna energija se kontinualno proizvodi i isporučuje u javnu električnu mreţu. Proizvodnja toplotne energije prati proizvodnju električne, ali njeno kontinualno korišćenje se u praksi veoma retko ostvaruje. U većini slučajeva se, preostala toplotna energija, nakon zagrevanja fermentora, koristi za grejanje radnih ili stambenih prostorija. U letnjim mesecima preostaje neiskorišćena toplotna energija, koja mora da se preda okolini vazdušnim hladnjakom. U kojoj meri se toplotna energija iskoristi, moţe da bude odlučujući faktor za isplativost rada biogas postrojenja. Zbog toga se razmatra mogućnost iskorišćenja toplotne energije i u letnjim mesecima za hlaĎenje, odnosno u trigeneraciji (spregnuta proizvodnja električne, toplotne i rashladne energije). Time se produţava rad kogenerativnog postrojenja u toku godine, odnosno povećava se ukupni stepen korisnosti. Apsorpcione rashladne mašine nisu novo tehničko rešenje, ali je primena za trigeneraciju na biogas postrojenjima još uvek neraširena, zbog visokih investicija. Princip rada Pretvaranje toplotne energije u rashladnu postiţe se u apsorpcionim rashladnim mašinama („čilerima“). Identičan princip rada ranije se koristio kod starih friţidera, a šematski je prikazan na sl. 3.13. Za proizvodnju rashladne energije potrebno je da se koriste dve vrste tečnosti, rashladna i apsorpciona. U toku jednog ciklusa, apsorpciona tečnost apsorbuje rashladnu, a nakon toga se ponovo razdvajaju. Za temperature hlaĎenja iznad 0 °C, koristi se kombinacija tečnosti voda/litijum-bromid (rashladna/apsorpciona), a za temperature do –60 °C kombinacija amonijak/voda (rashladna/apsorpciona). U generatoru se odvija razdvajanje apsorpcione i rashladne tečnosti. Korišćenjem otpadne toplotne energije kogenerativnog postrojenja, rastvor se zagreva i rashladno sredstvo isparava, jer ima niţu temperaturu isparavanja. Nakon toga para rashladnog sredstva dospeva u kondenzator, a rastvor siromašan rashladnom tečnošću odlazi u apsorber. U kondenzatoru se rashladna tečnost pothlaĎuje rashladnim medijumom i kondenzuje, a nakon toga ekspandira u ekspanzionom ventilu na ţeljenu temperaturu i pritisak. Isparivač predstavlja ključni deo rashladne mašine, u kojoj se odvija proizvodnja rashladne energije. Kroz isparivač protiče strujni krug rashladne vode koju koristi potrošač rashladne energije. Pošto je rashladna tečnost ekspandirala, temperatura rashladne vode u povratnom vodu je dovoljno visoka za isparavanje rashladne tečnosti. Na osnovu latentne toplote isparavanja rashladne tečnosti, rashladna voda se hladi i moţe da je upotrebi potrošač rashladne energije. Para rashladne tečnosti odlazi do apsorbera, u kojem se ona pothlaĎuje rashladnim medijumom, kondenzuje i ponovo apsorbuje u apsorpcionoj tečnosti. Time je zaokruţen ciklus apsorpcione mašine.

40


Sl. 3.13 Šematski prikaz funkcionisanja apsorpcione rashladne mašine Prednosti i nedostaci Prednost korišćenja apsorpcionih rashladnih mašina u odnosu na kompresorske, je ta što je jedini mehanički pokretni deo pumpa za rastvor. Time je smanjeno trošenje delova mašine i potreba za njihovim odrţavanjem. Dodatna prednost je veoma mala potrošnja električne energije za pogon, u poreĎenju sa kompresorskim rashladnim mašinama. Primeri iz prakse Za korišćenje konvencionalnih apsorpcionih mašina na biogas postrojenjima ipak postoji tehničko ograničenje, jer su temperature rashladne tečnosti gasnog motora za ovu namenu niske. Nemačka firma EAW Energieanlagenbau GmbH rešila je ovaj problem i proizvodi apsorpcione rashladne mašine snage 5 do 200 kW. Na primer, za biogas postrojenje primarne snage 100 kW, električna i termička snaga postrojenja su 40 kW i 50 kW, respektivno. Nadogradnjom postrojenja za proizvodnju i rashladne energije, moţe da se proizvede 37 kW rashladne snage (stepen korisnosti 75 %). Investicije za ovakvo postrojenje su 600 do 1.200 €/kW rashladne snage. U Nemačkoj se na šest biogas postrojenja koriste čileri firme EAW. Ovde su navedena dva primera primene apsorpcionih rashladnih mašina za hlaĎenje mleka, a preuzeti su iz članka magazina Profi (Anonim, 2009h). Prvo biogas postrojenje je snage 500 kW e, a rashladne 150 kW. Investicija je iznosila oko 210.000 €, sa svom potrebnom opremom. Rashladna energija se iskoristila za hlaĎenje na 12 °C oko 17.000 l mleka dnevno koje se proizvodi na istoj farmi. Postrojenje je u pogonu oko 5.500 h godišnje (2/3 godine). Pre instaliranja čilera, koristilo se konvencionalno hlaĎenje kojim se mleko hladilo na 4 do 6 °C. MeĎutim, ovde se koristi kombinacija tečnosti litijum-bromid/voda, pa je temperatura rashladne tečnosti 6 do 10 °C. Time se omogućuje hlaĎenje mleka na 10 do 13 °C, a dodatno hlaĎenje na temperaturu oko 5 °C postiţe se kompresorskim rashladnim mašinama. Iskorišćenjem otpadne toplote sa biogas postrojenja ostvarila se ušteda oko 2/3 električne energije, koja se prvobitno 41

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine koristila za pogon kompresorskih rashladnih mašina. Rashladna energija se koristi još i za hlaĎenje staja za muzne krave i za hlaĎenje ţitarica. Na drugom biogas postrojenju koristi se apsorpciona mašina snage 50 kW, koja je godišnje u pogonu oko 4.200 h. Investicija je iznosila 50.000 €, a subvencionisana je zbog statusa pilot postrojenja. Rashladna energija se akumulira u akumulatoru hladne vode zapremine 5.000 l, i koristi za hlaĎenje 5.000 l mleka dnevno na 9 °C. Farma time uštedi oko 2.000 €, zbog smanjenih troškova za električnu energiju. Primenom apsorpcionih rashladnih mašina na biogas postrojenjima smanjuju se pogonski troškovi za električnu energiju za potrebe hlaĎenja na farmi. Ipak, investicije za apsorpcione rashladne mašine su visoke, a isplativost treba dobro da se proveri za svaki pojedinačan slučaj. Preduslov za pozitivne finansijske efekte su veliko iskorišćenje rashladne energije (prvi primer), ili subvencionisanje investicije (drugi primer).

3.4 Korišćenje biogasa u proizvodnji toplotne energije Korišćenje biogasa za proizvodnju samo toplotne energije tehnički je najjednostavnija. MeĎutim, definisanjem feed-in tarifa u većini razvijenih zemalja, ovaj vid primene je izgubio na značaju. Razlog su visoke investicije za izgradnju biogas postrojenja, a niski prihodi koji se ostvaruju prodajom toplotne energije ili uštede koje se ostvaruju zamenom drugog energenta. Cena električne energije, prema feed-in tarifi, je 12 do 16 ct/kWh, a toplotne 3,5 do 5 ct/kWh. Ovaj vid upotrebe moţe da bude primenjiv na malim biogas postrojenjima izgraĎenim na porodičnim gazdinstvima. Druga perspektivna vrsta primene je u industriji, kada se prečišćavanjem otpadnih voda proizvodi biogas. Proizvedeni biogas se koristi za procesne potrebe u istom pogonu, a zamenjuje se drugi energent (dva primera su prikazana u potpoglavlju 4.7). Kod ovog vida primene, biogas se sagoreva u kotlovima ili pećima, koja inače koriste npr. prirodni gas. U slučaju da se biogas ne prečišćava, potrebno je da se gorionici prilagode zbog korozivnog dejstva H2S. To se postiţe npr. zamenom delova od obojenih metala delovima od čeličnih legura otpornim na koroziju. Primenjuju se dve vrste gorionika, atmosferski i kompresorski (Anonim, 2006). Kod atmosferskog se okolni vazduh usisava iz okoline upotrebom ventilatora. Potrebni pritisak biogasa je oko 8 mbar, koji se postiţe procesom u fermentoru. Kod kompresorskih gorionika, okolni vazduh takoĎe se usisava pomoću ventilatora, a natpritisak biogasa od 15 mbar postiţe se korišćenjem posebnog kompresora.

3.5 Korišćenje kao goriva za transport Korišćenje biogasa kao goriva za transport, zastupljena je od devedesetih godina prošlog veka u Švedskoj i Švajcarskoj, a od 2006. i u Nemačkoj. Potencijalne prednosti koje mogu da se ostvare ovim načinom korišćenja biogasa su znatno smanjenje emisija i niţi troškovi goriva. Nasuprot tome, nabavna cena vozila sa gasnim motorima je viša ili je potrebno dodatno da se investira u prepravku postojećeg motora u vozilu. Potencijalno su viši i troškovi odrţavanja. Na kraju ovog potpoglavlja prikazaće se jedan primer proizvodnje biogasa iz organskog otpada u Švedskoj i korišćenja kao goriva za transport.

42

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Potreban kvalitet biogasa Da bi se biogas koristio za transport, u motornim vozilima, potrebno je da biogas ima odreĎeni kvalitet. Prečišćeni biogas mora da ima veću toplotnu moć da bi se prelazila duţa transportna rastojanja (zbog ograničenog kapaciteta rezervoara), da ima zadovoljavajući i konstantan kvalitet da bi se obezbedila sigurna voţnja i propisno sagorevanje, da se spreči korozija, da ne sadrţi mehaničke čestice koje mogu da oštete delove motora. Zato se biogas prečišćava od CO2, H2S, NH3, H2O i mehaničkih čestica. Prečišćeni biogas često se naziva i “biometan“, a sadrţaj metana treba da bude preko 90 % (zavisi od drţave gde se primenjuje). U tab. 3.11 prikazane su propisane vrednosti švedskim standardom za korišćenje biogasa u transportu (SS 15 54 38, Motor fuels – Biogas as fuel for high-speed otto engines). Pri tome, Standard A vaţi za motore bez, a Standard B za motore sa kontrolom koeficijenta viška vazduha. Tab. 3.11 Izvod iz švedskog standarda za korišćenje biogasa u transportu Sastojak Metan (CH4) Voda (H2O) Kiseonik (O2) Ukupni sumpor

Jedinica % (v/v) mg/Stm3 % (v/v) mg/Stm3

Standard A 96-98 < 32 <1 < 23

Standard B 95-99 < 32 <1 < 23

Tipovi motora Biogas moţe da se koristi na isti način i u istim vozilima koja su fabrički izraĎena da koriste prirodni gas. Osim toga, moguće je da se preprave benzinski i dizel motori. Potrebno je i da se ugrade rezervoari za komprimovani biogas i sistemi za njegovo dopremanje. Biogas se u rezervoarima skladišti na pritisku 200 do 250 bara. Benzinski motori se koriste kao motori sa dvojnim gorivom („bi-fuel“), što znači da mogu da se pogone na benzin ili na biogas. Dizel motori koji koriste biogas su „dual fuel“, a dizel gorivo koriste za inicijalno paljenje smeše sa biogasom, jer nemaju svećice (princip isti kao i prilikom korišćenja dizel motora s inicijalnim paljenjem u kogeneraciji). Udeo dizel goriva koji se koristi za inicijalno paljenje je 10 do 30 %. Korišćenjem ovih motora, postiţe se smanjenje emisija (sagorevanjem biogasa umesto dizel goriva), a zadrţava se trajnost i efikasnost kao kod dizel motora. Oblast primene Širom sveta, više od 50 proizvoĎača proizvode oko 250 modela putničkih i teretnih vozila na prirodni gas. Ova vozila pogodna su da koriste biogas kao gorivo. Oblast primene je najviše u gradskom prevozu, gde se autobusi koji koriste dizel gorivo zamenjuju autobusima na prirodni gas i koriste „biometan“ (prečišćeni biogas). Vozila na biogas imaju znatne prednosti u pogledu zaštite ţivotne sredine, u poreĎenju sa vozilima koja koriste benzin ili dizel gorivo. Smanjuju se emisije CO 2, NOx, nesagorelih ugljovodonika, čestica i čaĎi, čak i u poreĎenju sa najsavremenijim Otto i dizel motorima. Zbog visokih troškova prečišćavanja do kvaliteta prirodnog gasa (navedeno u 3.6), korišćenje biogasa kao goriva za transport ne primenjuje se na poljoprivrednim biogas postrojenjima. Još jedan od zahteva zbog visine investicije za opremu za prečišćavanje jeste da dnevna produkcija biogasa bude minimum 2.500 m3 (Anonim, 2006). Primena je najpraktičnija na biogas postrojenjima čiji je primarni cilj prerada industrijskog otpada ili

43

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine komunalnih otpadnih voda, kada ne postoji drugi način da se proizvedeni biogas iskoristi. To će biti prikazano u narednom primeru. Još jedna mogućnost za korišćenje biogasa, kao goriva za transport, jeste u ruralnim oblastima. Ukoliko se ne iskoristi u kogeneraciji, proizvedeni biogas moţe da se skladišti na niskom pritisku i koristi npr. za pogon traktora, čiji su motori prepravljeni da koriste biogas. Uklanjanje CO2 ovde ne bi bilo obavezno, ali problem predstavlja skladištenje biogasa pre upotrebe u traktorima, za koji treba predvideti rezervoar. Primer U Linköping-u, u Švedskoj, izgraĎeno je biogas postrojenje za preradu organskog otpada iz grada i okoline. Osim zbrinjavanja otpada, cilj je bio i da se smanje emisije iz saobraćaja, korišćenjem alternativnog goriva. Proizvedeni biogas koristi se u gradskim autobusima i teretnim vozilima, ali i u putničkim vozilima (privatni automobili, taksi prevoz, dostavna vozila). Godišnje se preradi oko 45.000 t organskog otpada, od čega 2.000 t svinjskog i goveĎeg stajnjaka, 30.000 t klaničnog otpada i 6.000 t otpada iz prehrambene industrije, a ostalo je organski otpad iz domaćinstava. Godišnje se proizvede oko 5 miliona Stm 3 prečišćenog gasa (97 % CH4). Pošto se pre anaerobnog tretmana primenjuje pasterizacija, ostatak fermentacije moţe bezbedno da se distribuira po poljoprivrednim površinama. Godišnja količina je 52.000 t i veća je od mase unetih supstrata, pošto se dodaje i voda. Proizvedeni biogas se transportuje gasovodom do jedne veće gasne stanice za gradske autobuse i do dvanaest manjih gasnih stanica za privatna vozila. Tu se biogas pre točenja komprimuje na 250 bar. Ovo biogas postrojenje je dobar primer za korišćenje biogasa u transportu, a rešilo se i nekoliko problema u vezi sa zaštitom ţivotne sredine. Godišnje se uštedi 9.000 t CO2eq, a zamenjuje se i mineralno Ďubrivo.

3.6 Utiskivanje u mreţu prirodnog gasa Utiskivanje u mreţu prirodnog gasa primenjuje se prvenstveno da se omogući što veće iskorišćenje primarne energije biogasa. To se postiţe najčešće njegovim iskorišćenjem ne na mestu proizvodnje (lokacija biogas postrojenja), već gde moţe najviše da se iskoristi preostala toplotna energija. Za transport biogasa koristi se mreţa prirodnog gasa. Time se povoljno utiče na ekonomske pokazatelje, ali je potrebno da se biogas prečisti, što zahteva dodatne investicije. Oblast primene Pošto je prečišćavanje skupo, utiskivanje biogasa se ne isplati za drugo korišćenje, osim u kogeneraciji. Za korišćenje biogasa u kogeneraciji, cilj je da se u što većoj meri iskoristi preostala toplotna energija, nakon proizvodnje električne. Većina biogas postrojenja nalazi se udaljeno od stambenih i industrijskih zona. Zato postoji problem iskorišćenja toplotne energije. Izgradnja cevovoda za daljinsko grejanje do udaljenih potrošača toplotne energije nije isplativa, zbog malih kapaciteta biogas postrojenja. Sa druge strane, u slučaju da se biogas postrojenje izgradi u neposrednoj blizini potrošača toplotne energije, problem su visoki transportni troškovi supstrata.

44

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Potencijalno rešenje za ovaj problem predstavlja utiskivanje biogasa u mreţu prirodnog gasa. To znači da bi se biogas proizvodio na mestu nastanka sirovina, a za kogeneraciju koristio na udaljenoj lokaciji, gde postoji mogućnost većeg iskorišćenja preostale toplotne energije. Biogas postrojenje sadrţi sve potrebne elemente, osim kogenerativnog postrojenja, a potrebno je i da sadrţi postrojenje za prečišćavanje. Preduslovi Za utiskivanje biogasa u mreţu prirodnog gasa, potrebno je da se obezbede tehnički, pravni i ekonomski preduslovi. U blizini biogas postrojenja i mesta iskorišćenja biogasa treba da postoji gasna mreţa. Pošto se biogas ne koristi na lokaciji gde se i proizvodi, procesna električna i toplotna energija moraju da se obezbede na drugi način. Električna energija mora u potpunosti da se obezbedi iz javne električne mreţe, a procesna toplotna npr. u posebnom kotlu za grejanje. Alternativna mogućnost jeste i da se instalira kogenerativno postrojenje dovoljne električne i termičke snage za pokrivanje procesnih potreba. Pravni uslovi odnose se na potrebnu dozvolu da se biogas utiskuje u mreţu prirodnog gasa. Da bi se to ostvarilo, biogas mora da se prečišćava do kvaliteta prirodnog gasa (posebno definisano u svakoj zemlji gde se ova tehnologija primenjuje). Prečišćavanje je obavezno najviše iz razloga da se poznaje energetski sadrţaj gasa koji se utiskuje, pošto udeo metana moţe značajno da varira u zavisnosti od vrste supstrata. Ekonomski preduslovi podrazumevaju da je primena ove tehnologije isplativa, a to je posebno obraĎeno u daljnjem tekstu. Investicije, troškovi, isplativost U tab. 3.12 prikazane su investicije za postrojenja za prečišćavanje biogasa dva nemačka proizvoĎača. Podaci su dati za dva različita kapaciteta prečišćavanja sirovog biogasa, odnosno za ekvivalentne električne kapacitete kogenerativnih postrojenja sa motorima SUS. Iz navedenog, moţe da se zaključi da je dodatna investicija za postrojenje za prečišćavanje veoma visoka. Iznose trećinu ili čak polovinu od investicije za celo biogas postrojenje, kada bi se biogas koristio u kogeneraciji na mestu proizvodnje. Tab. 3.12 Visine investicija postrojenja za prečišćavanje biogasa ProizvoĊaĉ Bebra Biogas GmbH HAASE Energietechnik AG

Kapacitet, Stm3/h 228 456

Snaga postrojenja, kWe 500 1.000

Investicija, mil € 1,2 1,5

Zbog visoke investicije i visokih troškova za prečišćavanje biogasa do kvaliteta prirodnog gasa, koncept utiskivanja u mreţu prirodnog gasa je neisplativ, čak i pri visokim feed-in tarifama. U Nemačkoj, gde se primenjuje ova tehnologija, ovaj problem je prevaziĎen definisanjem posebnog bonusa. Za proizvedenu i isporučenu električnu energiju iz biogasa, kada se primenjuje utiskivanje u mreţu prirodnog gasa, predviĎen je i bonus za nove tehnologije. Za svaki isporučeni kWh električne energije bonus iznosi 2 ct za kapacitet prečišćavanja biogasa do 350 Stm 3/h, a 1 ct za veće kapacitete. Bonusima se na taj način posebno podstiče energetski efikasnije korišćenje biogasa, pošto je omogućeno veće iskorišćenje toplotne energije.

45

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Primer U Pliening-u, u Nemačkoj izgraĎeno je veliko biogas postrojenje za utiskivanje biogasa u mreţu prirodnog gasa. Godišnji kapacitet prečišćavanja je 3,9 miliona Stm 3 biometana (40 miliona kWh, zadovoljava potrebe 1.300 četvoročlanih porodica). U proseku se ostvaruje časovni učinak prečišćavanja sirovog biogasa od 920 Stm 3. Za proizvodnju biogasa koristi se oko 35.000 t čvrstih supstrata (mešavina silaţe kukuruza i silaţe cele biljke drugih biljnih vrsta). Od prečišćavanja se primenjuje desumporizacija i uklanjanje vodene pare. Uklanjanjem CO2 sirovi biogas se prečišćava sa oko 53 na 96 % udela čistog CH4. Biometan preuzima komunalno preduzeće iz Minhena, a koristi se u dva kogenerativna postrojenja firme EON, koja je i izgradila biogas postrojenje. Proizvedena električna energija isporučuje se u javnu električnu mreţu po povlašćenim cenama, uz dodatni bonus zbog utiskivanja u mreţu prirodnog gasa. Veliki udeo preostale toplotne energije iskoristi se za potrebe grejanja stambenog prostora i za zagrevanje sanitarne vode.

3.7 Zrelost tehnologija Na osnovu pregleda tehnologija za korišćenje biogasa, moţe da se zaključi da je najbolje da se biogas koristi u kogeneraciji. Razlog je zato što postoje podsticajne cene za isporučenu električnu energiju u javnu električnu mreţu, feed-in tarife. Plasman toplotne energije dodatno doprinosi isplativosti rada biogas postrojenja. Kogenerativno postrojenje sa motorom SUS je zrela tehnologija, postoji mnogo proizvoĎača na trţištu i primenjuje se dugi niz godina na biogas postrojenjima. Prednost u poreĎenju sa drugim tehnologijama jeste visok električni stepen korisnosti, što je veoma bitno, jer se većina prihoda biogas postrojenja ostvaruje prodajom električne energije. Još jedna prednost su niske cene investicije. Preporučuje se korišćenje ove tehnologije na biogas postrojenjima u Vojvodini. Ostale prikazane tehnologije za korišćenje biogasa u kogeneraciji imaju znatno niţe električne stepene korisnosti. TakoĎe, investicije su više nego za kogenerativna postrojenja sa motorima SUS. Razlog je nedovoljna trţišna zrelost i to što se proizvode u malim serijama. Primena ORC postrojenja za dodatnu proizvodnju električne energije korišćenjem toplotne energije produkata sagorevanja motora SUS moţe pozitivno da utiče na ekonomske pokazatelje rada, ali moţe da se primeni samo na većim biogas postrojenjima. Korišćenje biogasa u trigeneraciji moţe u Vojvodini da naĎe primenu, na primer, za hlaĎenje mleka na farmama koje ga proizvode. Trebalo bi da se proveri svaki pojedinačni slučaj, te oceni tehnička i ekonomska izvodljivost. Proizvodnja samo toplotne energije iz biogasa se ne isplati, jer osim investicije za kogenerativno postrojenje, biogas postrojenje košta jednako, a ostvaruju se znatno niţi prihodi zbog niţe cene toplotne energije. Korišćenje biogasa kao goriva za transport i utiskivanje u mreţu prirodnog gasa moglo bi da se primeni u Vojvodini samo na velikim biogas postrojenjima za prečišćavanje kanalizacionih voda i komunalnog otpada. MeĎutim, postrojenje za prečišćavanje biogasa je skupo, a investicija bi mogla da se isplati samo dobijanjem dodatnih podsticaja. Ova primena moţe ekonomski da se opravda uzimanjem u obzir da se ovim postrojenjem zbrinjava otpad.

46

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Pošto je ova studija prvenstveno namenjena potencijalnim investitorima u proizvodnju i korišćenje biogasa u poljoprivredi, nadalje će se razmatrati kogeneracija sa motorima SUS, a svi navedeni parametri vaţiće za ovakvu tehnologiju.

47


4. PRIMERI DOBRE PRAKSE U ovom poglavlju prikazani su primeri dobre prakse, biogas postrojenja koja se uspešno koriste u praksi. Cilj je da se prikaţe njihova konfiguracija, uslovi u kojima rade, te pozitivni i negativni efekti koji se postiţu. Prvih šest primera su poljoprivredna biogas postrojenja, dok su u sedmom potpoglavlju prikazana dva biogas postrojenje za preradu industrijskih otpadnih voda i jedno za preradu komunalnog otpada. Prvi primer je iz Nemačke, koja je lider u oblasti biogas tehnologije u Evropi, pa i u svetu. Ostali odabrani primeri su iz zemalja u okruţenju u kojima postoje slični uslovi kao u Srbiji.

4.1 Nemaĉka Biogas postrojenje u Geiselhöring-u, u jugoistočnom delu Bavarske, izgraĎeno je na poljoprivrednom imanju 2005. godine, po sistemu ključ u ruke. Šematski prikaz postrojenja dat je na sl. 4.1.

Sl. 4.1 Šematski prikaz postrojenja Izgled postrojenja prikazan je na sl. 4.2. U predjami se privremeno skladišti tečni stajnjak, koji se koristi u veoma malom procentu. Zbog toga je prosečan udeo suve mase u unesenim supstratima veoma visok (skoro 40 %), pa se po potrebi dodaje i voda. Većinu supstrata za proizvodnju biogasa čine čvrsti supstrati: silaţa kukuruza (74 %) i ţivinski 48

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine čvrsti stajnjak (25 %), a koriste se i male količine silaţe ţitarica. Čvrsti supstrati skladište se u trenč silosima, a njihovo dodavanje u fermentor odvija se automatski pomoću dozatora za čvrste supstrate (sl. 4.3). Dnevni unos mase sveţih supstrata je oko 18,5 t (godišnje oko 6.700 t), a masa se meri na utovarivaču. Proces anaerobne fermentacije se na ovom postrojenju odvija u dva fermentora. Primarni fermentor je horizontalni i pravougaoni, zapremine 396 m3. Sekundarni fermentor (postfermentor) je vertikalni i cilindričan, zapremine 2.091 m3. Rezervoar ostatka fermentacije je po konstrukciji identičan kao postfermentor, a razlika je u tome što se ne zagreva i što mu je zapremina veća (2.487 m3). Svi rezervoari izraĎeni su od betona.

d)

c)

b) a)

Sl. 4.2 Izgled biogas postrojenja: a) Predjama za privremeno skladištenje tečnih supstrata; b) horizontalni primarni fermentor; c) vertikalni postfermentor sa gasnom haubom od folije; d) rezervoar ostatka fermentacije sa gasnom haubom za sakupljanje biogasa

a)

b)

Sl. 4.3 a) Trenč silos za ţivinski čvrsti stajnjak i silaţa kukuruza prekrivena folijom; b) dozator za čvrsti supstrat (silaţa kukuruza i ţivinski čvrsti stajnjak) Biogas se sakuplja u rezervoaru za ostatak fermentacije i isto kao kod postfermentora, privremeno skladišti u gasnoj haubi izraĎenoj od folije. Proizvedeni biogas koristi se u kogenerativnom postrojenju sa jednim gasnim Otto motorom, nominalne snage 347 kW e i 432 kW t. Kogenerativno postrojenje je u kontejnerskoj izvedbi (sl. 4.4), dobro je dimenzionisano i usklaĎeno sa proizvodnjom biogasa, pa se u proseku na godišnjem nivou postiţe čak 96 % rada nominalnom snagom. Celokupna proizvedena količina električne energije distribuira se u javnu električnu mreţu, a procesna električna energija se po niţoj ceni preuzima takoĎe iz mreţe i iznosi oko 7,5 % od proizvedene količine. Osim za zagrevanje fermentora, toplotna energija koristi se eksterno za zagrevanje 49

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine stambene kuće i staje za ţivinu. Toplotna energija koristi se i za sušenje drvenih cepanica u mobilnoj sušari. Prosečna iskorišćena termička snaga, osim za grejanje fermentora, iznosi 175 kW.

Sl. 4.4 Kogenerativno postrojenje u kontejnerskoj izvedbi Kapacitet rezervoara za ostatak fermentacije na samom početku rada biogas postrojenja nije bio dovoljan, pošto nije dobro dimenzionisan. Da bi se rešio problem skladištenja, instalirano je postrojenje za separaciju ostatka fermentacije na čvrstu i tečnu fazu. Separacijom se postiglo povećanje udela suve mase u materijalu koji izlazi iz postfermentora sa 6,6 na oko 25 %. Tečna separirana faza vraća se u postfermentor (sl. 4.5a), čime se masa u njemu razreĎuje, a čvrsta faza odlazi u rezervoar ostatka fermentacije. Pre izuzimanja iz rezervoara ostatka fermentacije i distribuiranja po poljima, masa se homogenizuje mešalicom, koja dobija pogon preko kardanskog vratila traktora.

a)

b)

Sl. 4.5 a) Postrojenje za separaciju na čvrstu i tečnu fazu; b) priključak za kardansko vratilo (mešanje rezervoara ostatka fermentacije)

50


4.2 Slovenija U Sloveniji deluje firma Keter Group, čije odeljenje Organica (www.keterorganica.com) radi na projektovanju i izgradnji biogas postrojenja. Proizvodnja i korišćenje biogasa u Sloveniji započelo je tako što je jedan od suvlasnika ove firme, gospodin Marjan Kolar, istaknuti poljoprivredni proizvoĎač, rešio da izgradi biogas postrojenje. Opremu i Know-How kupio je u Nemačkoj. Na izgraĎenom postrojenju uočeni su brojni nedostaci i potrebe za unapreĎenjem. To je rezultiralo idejom da se osnuje firma koja bi se bavila razvojem tehnologije proizvodnje i korišćenja biogasa, te da se potencijalnim investitorima u Sloveniji ponudi kompletan inţenjering za izgradnju biogas postrojenja po sistemu ključ u ruke. Firma je do sada izgradila četiri, a u gradnji su još četiri biogas postrojenja u Sloveniji. Zainteresovana je za proširenje delovanja, pre svega, u regionu. Očekuje se početak rada na izgradnji jednog postrojenja u Hrvatskoj i jednog u Makedoniji. Softver za kontrolu i upravljanje procesom na biogas postrojenju kupljen je u Nemačkoj, ali se pokazao kao nepouzdan i sa puno problema u radu. Bilo je neophodno da se često nešto menja, a godišnje su za licencu plaćali oko 26.000 €. U meĎuvremenu su razvili sopstveni softver, koji je u primeni na više izgraĎenih postrojenja. Feed-in tarifa za električnu energiju u Sloveniji je oko 16 ct/kWh. Zatim će biti prikazan primer jednog biogas postrojenja pod nazivom Gjerkeš 1, u mestu Dobrovnik. Postrojenje Gjerkeš 1 izgraĎeno je uz farmu peradi, a čvrsti stajnjak peradi predstavlja oko 30 % supstrata. Ostalo je silaţa kukuruza, miskantusa, sirka i tritikale. Praktikuju se, u zavisnosti od plodoreda, i dve ţetve. Na primer, posle tritikale, koja se silira krajem aprila ili početkom maja, seje se kukuruz. Silaţa miskantusa ima veći sadrţaj suve materije, ali silaţa kukuruza ima najviši prinos biogasa po jedinici mase. Prema navodima vlasnika postrojenja, cena silaţe kukuruza u 2010. godini bila je 30 €/t. Ocenjuje da je ta cena nerealno visoka, a posledica je visoke cene zrna kukuruza. Realna cena, kako navodi, bila bi 18 do 25 €/t. Ipak, i s ovako visokom cenom poslovni uspeh bio je pozitivan.

Sl. 4.6 Biogas postrojenje pored stočne farme Kogenerativno postrojenje je u kontejnerskoj izvedbi, sa dvanaestocilindričnim Otto motorom firme MWM. Električna snaga postrojenja je 1,1 MW. Svakih 2.000 sati obavlja se redovno odrţavanje, a generalni remont je planiran nakon 40.000 sati. Radnici iz firme obučeni su za odrţavanje ovih motora, te ne dolazi ekipa iz Nemačke. 51

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Na imanju se planira instaliranje još jednog kogenerativnog postrojenja iste snage. Pored toga, predviĎa se kupovina i trećeg kogenerativnog postrojenja iste snage, koji će biti korišćen dok se na nekom od prva dva obavljaju popravke ili remont.

Sl. 4.7 Kogenerativno postrojenje u kontejnerskoj izvedbi električne snage 1,1 MW Termička snaga postrojenja je oko 1,2 MW. Oko 30 % proizvedene toplotne energije koristi se za zagrevanje fermentora i mešača supstrata, a ostatak za grejanje staklenika u kojima se proizvode orhideje (Ocean Orchids). U planu je da se primeni i trigeneracija, odnosno hlaĎenje staklenika u letnjim mesecima. U fimi Organica navode da je na njihovim postrojenjima posebno unapreĎen mešač za supstrate, u kojem se silaţa meša sa stajnjakom i tečnošću, koja se dobija nakon fermentacije. Ovaj mešač osigurava stabilnost procesa anaerobne fermentacije, jer se u njemu masa homogenizuje, predgreva, te takva unosi u fermentor. Predgrevanjem supstrata eliminiše se temperaturni šok, a i skraćuje vreme fermentacije.

Sl. 4.8 Prikaz unutrašnjosti fermentora u izgradnji sa mešalicama i cevima za grejanje

52

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Na postrojenju se primenjuje separacija čvrste i tečne faze ostatka fermentacije, ureĎajem koji je, takoĎe, razvila firma Keter Organica. Tečna faza recirkuliše se u ureĎaj za mešanje, a čvrsta se distribuira po poljima. Prema navodima vlasnika, time su prinosi povećani. Od čvrste faze ostatka fermentacije se, takoĎe, izraĎuju peleti. Oni mogu da budu čvrsto gorivo ili Ďubrivo za biljke. Na ovom postrojenju su ugraĎeni betonski fermentori, sa poliesterskom zaštitom iznutra. Organica na novim postrojenjima ugraĎuje čelične emajlirane fermentore, od materijala koje proizvodi firma GLS iz Austrije. Mnogo paţnje posvećeno je obezbeĎenju pouzdanosti rada postrojenja. Tako pored svakog daljinskog upravljanja ventilima postoji i ručno upravljanje, čime je omogućeno brzo reagovanje u slučaju otkaza.

Sl. 4.9 Kontrolno-upravljačka soba za kontinualno praćenje rada postrojenja Ukupna investicije bila je oko 6,5 M€ i obuhvata sve troškove. Vek postrojenja je više od 15 godina, ali se neki delovi, kao što je kogenerativno postrojenje, menjaju ranije. Vlasnik je ekonomske efekte ocenio pozitivno, iako je prošla godina bila nepovoljna, zbog visoke cene za nabavku supstrata.

4.3 Hrvatska Prvo i za sada jedino biogas postrojenje u Hrvatskoj, izgradila je u Ivankovu poljoprivredna zadruga Osatina sa sedištem u Semeljcima (www.osatina.hr). Ova privatna zadruga sa 340 zaposlenih poseduje oko 2.300 ha zemlje, a njeni kooperanti obraĎuju oko 10.000 ha. Bavi se ratarskom i stočarskom proizvodnjom, veletrgovinom i trgovinom na malo, proizvodnjom stočne hrane i izradom i prodajom sirkovih metli. Farma ima oko 2.500 grla goveda, što daje oko 500 kW e. Drugi supstrati su silaţa cele biljke kukuruza i otpad silaţe zrna kukuruza. Razmatra se i korišćenje silaţe drugih biljnih vrsta. Cena silaţe osciluje, u zavisnosti od cene zrna kukuruza, a kreće se u granicama 27 do 33 €/t. Električna snaga postrojenja je 2x1 MW, a termička 2 x 1,3 MW, 53

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine pri čemu se deo proizvedene toplotne energije koristi za procesne potrebe (zagrevanje mešavine supstrata i zagrevanje mase u fermentoru).

Sl. 4.10 Izgled biogas postrojenja u Ivankovu Prema izjavi domaćina, Tomislava Bogdana, dipl. oec, gradnju su realizovali sami, uz podršku jednog stručnjaka koji je na gradnji biogas postrojenja radio u Austriji. Koriste kogenerativna postrojenja firme Jenbacher, u kontejnerskoj izvedbi (sl. 4.12). Na motorima se svakih 2.000 sati obavlja redovno odrţavanje, a očekuju da će generalni remont uslediti nakon oko 40.000 sati rada. Godišnje rade oko 8.300 h, uglavnom pri nominalnoj električnoj snazi. U fazi izgradnje je još jedno postrojenje iste konfiguracije i veličine, u mestu Tomašanci. Za to postrojenje predviĎeno je da se toplotna energija koristi za proizvodnju bioetanola. Iako imaju iskustva sa gradnjom biogas postrojenja ne planiraju da počnu da se bave izgradnjom za druge investitore.

Sl. 4.11 Fermentori na farmi u Ivankovu Toplotna energija se, za sada, koristi uglavnom za sušenje ostatka fermentacije, nakon njegovog oceĎenja. PredviĎa se da se ovaj materijal obogaćuje, dodavanjem hemijskih mikroelemenata i pakuje kao humus za cveće. Tečna faza se iznosi na njive i 54

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine koristi kao Ďubrivo. U završnoj fazi gradnje je staklenik površine 10 ha za povrtarsku proizvodnju, koji će u budućnosti koristiti toplotnu energiju biogas postrojenja.

Sl. 4.12 Kogenerativno postrojenje u kontejnerskoj izvedbi Jenbacher, električne snage 2x1 MW Povlašćena cena za električnu energiju proizvedenu od biogasa (feed-in tarifa), za postrojenje ovolike snage je oko 18 ct/kWh. Vrednost investicije za 1 MW procenjuje se na oko 3,5 M€. Ugovor za isplatu feed-in tarife potpisan je na dvanaest godina, a procena je da je vreme povrata investicije tri do četiri godine.

4.4 MaĊarska Poljoprivredno biogas postrojenje u Kečkemetu je u vlasništvu firme Pilze-Nagy Kft (http://www.pleurotus.hu), čija je osnovna delatnost proizvodnja supstrata za gljive, uzgoj gljiva bukovača (Pleurotus Ostreatus) i njihova prodaja na trţištu EU. Proizvodnja gljiva obavlja se u staklenicima površine 10 ha. Radi daljeg razvoja firme, inovativnosti i doprinosu zaštiti ţivotne sredine, vlasnici firme su se odlučili da izgrade i biogas postrojenje. Postrojenje je pušteno u pogon početkom 2008. godine. Električna snaga je 330 kW, a termička 400 kW. Projekat i isporuku opreme uradila je nemačka firma EnviTec Biogas, sa predstavništvom u Kečkemetu. Investicija za celo biogas postrojenje bila je 1,4 mil € (4.250 €/kW e). Prema navodima vlasnice firme, gospoĎe Adrienn Somosne Nagy, doktora nauka (mikrobiolog), postrojenje sa jednom trećinom finansirala drţava, a preostalo je pokriveno kreditom. Uprkos povoljnim uslovima finansiranja, zbog niskih feed-in tarifa (za električnu energiju iz biogasa u MaĎarskoj je ispod 10 ct/kWhe) i visokoj specifičnoj ceni, vreme povrata investicije iznosi čak 11 godina. Prva sirovina za proizvodnju biogasa je nusproizvod osnovne proizvodnje, supstrat za gljive. Osnova za ovaj supstrat je pšenična slama, a godišnje je na raspolaganju oko 3.500 t. Koristi se još i 3.000 t/god tečnog stajnjaka sa svinjogojske farme udaljene 5 km. Dodatno se kupuje oko 4.000 t/god silaţe kukuruza od drugog proizvoĎača po ceni 40 €/t.

55

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Ovako visoka cena nije uobičajena, a posledica je visoke cene zrna kukuruza i smanjene ponude silaţe.

a)

b)

Sl. 4.13 a) Trenč silos za skladištenje čvrstih supstrata; b) čvrsti supstrat iz proizvodnje gljiva Postrojenje se odlikuje jednostavnošću tehničko-tehnološkog koncepta. Sastoji se od predjame za tečni stajnjak zapremine 300 m3 i dvodnevnog dozatora za čvrste supstrate (silaţa kukuruza i supstrat za gljive). Tečni stajnjak se pumpom, a čvrsti puţnim transporterom dovode do mešača zapremine 5 m 3. U mešač se dodaje tečnost iz fermentora, kojom se zagrevaju sveţi supstrati i ostvaruje mešanje s aktivnim anaerobnim bakterijskim kulturama. Iz fermentora zapremine 2.000 m 3 se odvodi ostatak fermentacije i skladišti u dva pokrivena rezervoara, zapremine po 2x3.200 m 3. Ostatak fermentacije se distribuira po okolnim poljima, po dogovoru sa lokalnim farmerima koji ga besplatno dobijaju pod uslovom da koriste sopstveni transport, čime se rešava problem odlaganja ostatka fermentacije.

a)

b)

Sl. 4.14 a) Fermentor sa privremenim skladištem biogasa; b) rezervoari za skladištenje ostatka fermentacije Kogenerativno postrojenje je u kontejnerskoj izvedbi, firme Jenbacher. Električna energija se isporučuje u 20 kV srednjenaponsku mreţu. Trenutno se toplotna energija ne koristi, osim za potrebe procesa anaerobne fermentacije, jer se postrojenje nalazi izvan naseljenog mesta. Plan je da se izgradi vrelovod za grejanje staklenika za proizvodnju gljiva, koji su udaljeni 300 do 400 m od biogas postrojenja.

56


a)

b)

Sl. 4.15 a) Dozator za čvrste supstrate; b) mašinska kućica za smeštaj kogenerativnog postrojenja i mešača supstrata Redovne poslove opsluţivanja biogas postrojenja (doziranje supstrata, čišćenje), odrţavanje i popravke obavljaju tri zaposlena radnika. Jedan radnik je obučen u Austriji i Švajcarskoj za rukovaoca biogas postrojenja. Zbog visokih troškova odrţavanja, servisiranja i popravki na biogas postrojenju u slučaju sklapanja ugovora sa drugim firmama, ove poslove uglavnom obavljaju tri zaposlena radnika. Ipak, zbog nedovoljnog iskustva, povremeno se javljaju problemi većinom mehaničke prirode, i to u radu kogenerativnih postrojenja, pumpi, mešalica u fermentoru itd. U voĎenju procesa proizvodnje biogasa, odnosno njegove stabilnosti sa stanovišta mikrobiologije, nije bilo problema. Biogas postrojenje u Kečkemetu je meĎu prvim postrojenjima u MaĎarskoj, pa je bilo potrebno dugo vremena da se nabave dozvole (16 meseci), jer se u to vreme nije poznavala tačna procedura za njihovo dobijanje. Predstavlja dobar primer za uspešno voĎenje i jevtino odrţavanje postrojenja sopstvenom radnom snagom. Ekonomski efekat (vreme povrata investicije) nije reprezentativan, a na njih najviše utiču visoka specifična investicija i visoki troškovi nabavke silaţe kukuruza. Iskorišćenje toplotne energije za proizvodnju gljiva znatno će da doprinese ostvarenju boljih ekonomskih rezultata.

4.5 Rumunija U Rumuniji trenutno ne postoji ni jedno poljoprivredno biogas postrojenje, koje proizvodi električnu energiju. Na Banatskom univerzitetu u Temišvaru, prof. dr Teodor Vintila bavi se istraţivanjima u cilju razvoja poljoprivrednih biogas postrojenja u Rumuniji. Na Univerzitetu postoji laboratorija u kojoj se ispituju supstrati za proizvodnju biogasa i analiziraju anaerobne bakterijske kulture. Na govedarskoj farmi, nedaleko od kampusa, nalazi se eksperimentalno biogas postrojenje, čija je namena da bude model za poljoprivredna biogas postrojenja u Rumuniji. Postrojenje je još uvek u fazi razvoja i izgradnje, a očekuje se da će biti pušteno u rad na jesen 2011. godine. Biogas postrojenje sastoji se iz predjame za sakupljanje tečnog stajnjaka i zapremine 12 m , fermentora zapremine 60 m3, rezervoara za ostatak fermentacije 30 m3 i skladišta za proizvedeni biogas u vidu cilindra sa pokretnim krovom. Fermentor je horizontalne izvedbe, sa kontinualnim tokom i pneumatskim mešanjem (uduvavanje proizvedenog biogasa na dno fermentora kompresorom). Grejanje fermentora ostvaruje se razmenjivačem toplote u samom fermentoru u vidu cevne zmije. Kao supstrat za proizvodnju biogasa će se koristiti tečni stajnjak 200 tovnih goveda i silaţa kukuruza. 3

57

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Planirana dnevna produkcija biogasa je 1.000 Stm3, što bi odgovaralo instaliranoj električnoj snazi kogenerativnog postrojenja od 80 kW.

a)

b)

Sl. 4.16 a) Rezervoar za sakupljanje tečnog stajnjaka; b) horizontalni čelični fermentor sa kontinualnim tokom Proizvedeni biogas će se koristiti za grejanje prostorija poljoprivredne škole koja se nalazi na istoj lokaciji, ali i za grejanje staja na farmi. Time se zamenjuje do sada korišćeni energent, mazut. Instalirana je kompletna oprema za automatsko upravljanje radom biogas postrojenja i sistema za grejanje. Postrojenje je koštalo 46.000 €, a procena je da bi u slučaju mogućnosti proizvodnje i prodaje električne energije, investicija za jevtinije kogenerativno postrojenje (prepravljeni dizel kamionski motor) koštala još toliko. U Rumuniji ne postoje subvencionisane cene za električnu energiju proizvedenu iz obnovljivih izvora, pa ni biogasa. Do sada izgraĎena industrijska biogas postrojenja, postiţu ekonomičan rad prodajom zelenih sertifikata. Jedan MWhe vredi tri zelena sertifikata, a jedan zeleni sertifikat se na berzi prodaje za cenu 27-55 € (prosek 32 €). Ukoliko se iskoristi i toplotna energija, svaki MWht se dodatno vrednuje još jednim zelenim sertifikatom. Na berzi zelene sertifikate kupuju proizvoĎači električne energije od fosilnih goriva, koji bi u suprotnom morali da plaćaju visoke takse. Time se postiţe cena od 8 do 16,5 ct/kWhe (prosek 9,6 ct/kWhe). Gornja granica je prihvatljiva, ali ne i donja, te je to glavni razlog što se ne investira u biogas postrojenja.

a)

b)

Sl. 4.17 a) Rezervoar za skladištenje biogasa sa pokretnim krovom; b) gorionik za sagorevanje biogasa 58

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Poljoprivredno biogas postrojenje u Temišvaru je dobar primer razvoja biogas tehnologije, koja je prilagoĎena domaćim uslovima. Investicija za ovakvo postrojenje, u slučaju kogeneracije, iznosila bi oko 1.500 €/kW e. To je investicija koja bi bila isplativa i pri niţim cenama zelenih sertifikata.

4.6 Srbija Prvo poljoprivredno biogas postrojenje u Srbiji, koje će proizvoditi električnu i toplotnu energiju, izgraĎeno je u selu Dragačica izmeĎu Guče i Čačka. Vlasnik biogas postrojenja je gospodin Milan Filipović, mašinski inţenjer. Postrojenje je projektovao i izgradio sam, uz pomoć pojedinih inţenjerskih firmi, korišćenjem sopstvene graĎevinske mehanizacije i lokalne radne snage. Supstrati za proizvodnju biogasa su u najvećem udelu energetske biljke, a manje stajnjak. Godišnje se koristi oko 1.500 t silaţe kukuruza, koja se kupuje od lokalnih poljoprivrednika. Moguće je da se ostvare dve ţetve, na primer, kombinacija stočnog graška i kukuruza. Cena silaţe kukuruza je oko 25 €/t. Ovo je primer jednostavnog biogas postrojenja, a sastoji se od trenč silosa za skladištenje silaţe, mešača supstrata, fermentora, rezervoara ostatka fermentacije i kogenerativnog postrojenja. U mešač supstrata ubacuju se stajnjak i silaţa. Nalazi se odmah pored trenč silosa, čime je omogućena jednostavna manipulacija silaţom (sl. 4.18). U njemu se osim mešanja supstrata, ostvaruje i njihovo predgrevanje da se ne utiče negativno na proces anaerobne fermentacije sniţenjem temperature mase u fermentoru. Vertikalni cilindrični fermentor izraĎen je od betona, a veći deo se nalazi u zemlji, da bi se smanjili toplotni gubici (sl. 4.19). Ostatak fermentacije skladišti se u otvorenoj laguni i izolovanoj prema okolnom zemljištu. Zanimljivo je i da je na biogas postrojenju instaliran mali kotao na biomasu, iver. Kotao sluţi za proizvodnju toplotne energije za zagrevanje fermentora tokom puštanja u rad biogas postrojenja.

a)

b)

Sl. 4.18 a) Trenč silos za skladištenje silaţe kukuruza; b) mešač supstrata Proizvedeni biogas dovoljan je za generisanje 80 kW e. Kogenerativno postrojenje izraĎeno je od polovnog kamionskog dizel motora marke Scania snage preko 200 kW, spregnutog s električnim generatorom snage 80 kW e (sl. 4.20). Na taj način je radni vek motora kogenerativnog postrojenja duţi nego inače, jer motor radi sa delimičnim opterećenjem. Pored toga, ugraĎeni su potrebni razmenjivači toplote za korišćenje toplotne energije.

59

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Prednost ovog postrojenja je u tome što je investicija niska. Nedostatak je znatno niţi električni stepen korisnosti (motor nije namenski napravljen za korišćenje gasovitih goriva), te manja pogonska sigurnost.

Sl. 4.19 Vertikalni betonski fermentor u izgradnji Toplotna energija, osim za zagrevanje mešača supstrata i fermentora, koristi se za grejanje stambenih kuća i turističkih objekata udaljenih oko 100 m od biogas postrojenja. Turistički objekti su stare kuće, koje su renovirane za etno turizam.

a)

b)

Sl. 4.20 a) Motor u pripremi za korišćenje u kogeneraciji na biogas; b) mašinska kućica za smeštaj motora i razmenjivača toplote Investicija za ovo biogas postrojenje, računajući i sopstveni rad sa troškovima projektovanja, bila je oko 200.000 €. Finansiranje je iz sopstvenih izvora, a 25.000 € obezbeĎeno je iz Fonda za razvoj Republike Srbije. Očekivani godišnji prihod od prodaje električne energije je oko 96.000 €. Vlasnik bi mogao da ovakvo ili slično postrojenje ponudi i drugim investitorima, a procenjuje da bi nivo ulaganja bio isti. Biogas postrojenje u Dragačici predstavlja dobar primer kako da se izgradi postrojenje jednostavne konfiguracije, korišćenjem sopstvenih resursa i sa malim ulaganjima. Pozitivne efekte treba da pokaţe rad tokom duţeg vremenskog perioda. Gospodin Filipović planira da u neposrednoj blizini izgradi još jedno, veće, biogas postrojenje.

60


4.7 Postrojenja za preradu industrijskih otpadnih voda i komunalnog otpada Biogas postrojenja su vrlo pogodna za efikasno zbrinjavanje raznih industrijskih i komunalnih otpada. Ovakva postrojenja mnogo su sloţenija od poljoprivrednih, jer je potrebna posebna priprema sirovine (sortiranje, usitnjavanje, higijenizacija i drugo). Problem prilikom korišćenja, na primer, komunalnog otpada je i nehomogenost sastava supstrata, što ima znatan uticaj na produkciju i kvalitet biogasa. To oteţava dimenzionisanje postrojenja, jer snabdevanje kogenerativnog postrojenja ili kotla biogasom moţe da bude neujednačeno, pojavljuje sa manjak i višak gasa, a menja se i njegov sastav. Zbog toga su potrebna dodatna ulaganja za privremeno skladištenje. Prilikom prerade otpadnih voda u biogas postrojenju, potrebni su anaerobni fermentori većih specifičnih zapremina (po količinini generisanog gasa), pošto su to supstrati sa velikim sadrţajem vode. To znatno utiče na povećanje troškova. Pri razmatranju tehničke i ekonomske izvodljivosti ovakvih postrojenja, vaţno je da se razmotre efekti koji se postiţu zbrinjavanjem otpada, odnosno, oni su presudni. Postrojenje za preradu industrijskih otpadnih voda u Senti Kompanija Alltech Fermin AD u Senti, kao društveno odgovorna kompanija rešila je da sprovede zbrinjavanje otpadnih voda, koje preostaju nakon korišćenja melase za proizvodnju kvasca. Pri prečišćavanju otpadne vode koja sadrţi organsku materiju, primenom anaerobnog tretmana proizvodi se biogas. Kapacitet postrojenja dimenzionisan je za preradu 2.500 m 3 otpadne vode dnevno, a trenutno se prečišćava 1.800 do 2.100 m 3. Otpadna voda najpre se pumpa do acidifikaciono/puferskog rezervoara u kojem se odvija samo proces hidrolize. Nakon toga, voda odlazi u dva anaerobna fermentora u kojima se proizvodi biogas i završava proces fermentacije. Prilikom puštanja u rad anaerobnih fermentora, ubačen je mulj s anaerobnim bakterijama za podsticanje fermentacije (inokulacija). Uz fermentore je i kondicioner, koji omogućava odrţavanje aktivnosti bakterija snabdevanjem hemijskim mikroelementima.

b) a) a)

Sl. 4.21 Dva anaerobna fementora za proizvodnju biogasa (a) sa kondicionerom (b) 61

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Nakon završetka anaerobnog tretmana, voda odlazi u nekoliko otvorenih rezervoara u kojima se obavlja aeracija i odvajanje mulja sedimentacijom. U njima se odvajaju nitriti, amonijak i druge nepoţeljne materije, a i ostvaruje se poţeljna pH vrednost. Nakon anaerobnog i aerobnog tretmana, dobija se voda koja više ne sadrţi organske i štetne materije, pa se bezbedno uliva u lokalni kanal i reku Tisu. Dobijeni biogas, pre upotrebe mora da se prečišćava, a uklanja se H 2S. To se odvija u dve vertikalne kolone biološkim postupkom, a po potrebi se nakon biološkog primenjuje hemijsko prečišćavanje (radni medijum je NaOH). Da bi prečišćavanje bilo efikasno (nizak udeo H2S na izlazu), potrebno je da se u apsorpcionoj koloni odrţava temperatura od oko 30 °C. Nakon prečišćavanja, biogas moţe da se sagoreva za proizvodnju energije ili se po potrebi privremeno skladišti u čeličnom rezervoaru 100 m 3 na natpritisku 30 mbar. Ukoliko biogas ne moţe efikasnije da se iskoristi i kada produkcija prevazilazi kapacitet skladištenja, predviĎeno je njegovo sagorevanje u gasnoj baklji. U okviru postrojenja su dva Jenbacher kogenerativna postrojenja u kontejnerskoj izvedbi, svaki po 750 kW e. Za ovakav tip postrojenja, potrebna je značajna količina toplotne energije (znatno više nego kod poljoprivrednih biogas postrojenja). Razlog je taj što je supstrat praktično u celokupnoj zapremini voda, koju je potrebno zagrevati. Toplotna energija koristi se za zagrevanje anaerobnih fermentora i prečistača biogasa, a veoma malo i za grejanje radnih prostorija. Potrebe za toplotnom energijom prevazilaze moguću proizvodnju u kogenerativnom postrojenju (preko 1,6 MW t). Zato je na raspolaganju kotao termičke snage 1,8 MW na prirodni gas, kojim se, takoĎe, zagrevaju fermentori pri puštanju u rad i dopunjavaju potrebe kada je produkcija biogasa nedovoljna.

a)

c)

b)

c)

b)

Sl. 4.22 Fermentor za hidrolizu (a), dva kogenerativna postrojenja u kontejnerskoj izvedbi (b), kolone za prečišćavanje biogasa (c) Sedimentisani mulj iz aerobnog rezervoara se cedi u centrifugi. Dnevno se generiše oko 10 m3, odnosno oko 6 t mulja, sadrţaja vlage nakon oceĎenja oko 80 %. Trenutno se radi na analizama mulja za ocenu njegove primenljivosti za distribuciju po poljoprivrednom zemljištu, radi poboljšanja kvaliteta zemljišta. Za sada se odlaţe na gradsku deponiju.

62


Sl. 4.23 Mulj koji se dobija nakon ceĎenja ostatka fermentacije Cena postrojenja bila je oko 9,5 M€, odnosno oko 6 M€/MW e. Treba napomenuti da to nije previsoka cena investicije, s obzirom na to da obuhvata sve aerobne i anaerobne rezervoare s ureĎajima za prečišćavanje vode, opremu za prečišćavanje biogasa, kotao za startovanje i podršku rada postrojenja, dodatni rezervoar za skladištenje biogasa i gasnu baklju. U trenutku posete ovom postrojenju, u maju 2011, još uvek se čekalo na dobijanje svih dozvola i dokumenata za puštanje u rad i isporuku električne energije u mreţu. Postrojenje za preradu industrijskih otpadnih voda u Čelarevu Kompanija Carlsberg Srbija takoĎe je povezala prečišćavanje otpadnih voda iz proizvodnje piva sa proizvodnjom biogasa. Dnevne količine otpadnih voda znatno osciluju, u zavisnosti od trenutne proizvodnje piva, jer se menja i količina otpadnih voda. Maksimalni dnevni kapacitet postrojenja za preradu otpadnih voda je 2.500 m 3. Obično se kreće do 1.900 m3, ali je zacrtan i očekivani porast kapaciteta pivare.

b)

a)

c)

Sl. 4.24 Pogled na krov anaerobnog fermentora (a) sa bakljom za sagorevanje viška biogasa (b), i bazene za aerobni tretman otpadne vode (c) Otpadne vode prvo se tretiraju hemijski, čime se uklanjaju razne štetne materije i inhibirajuće supstance za anaerobni proces. Zatim sledi prerada u anaerobnim fermentorima i proizvodnja biogasa. Ostatak fermentacije iz anaerobnog fermentora dovodi se do bazena za aerobni tretman. U aerobnim bazenima odvaja se i mulj, koji se odlaţe na deponijama. Dnevna produkcija mulja je od nekoliko do preko 10 m3. 63

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Time se dobija voda koja po hemijskom i biološkom sastavu moţe da se odvodi do vodenih tokova, bez štetnih posledica. Produkcija i konzum biogasa osciluju, pa je stoga izgraĎen rezervoar zapremine 1.000 m3 u kojem se on skladišti na natpritisku oko 200 mbar (sl. 4.25). Rezervoar je izveden kao vazdušni jastuk sa duplom membranom. Gornja membrana sluţi za zaštitu od vremenskih uslova.

Sl. 4.25 Rezervoar za biogas (vazdušni jastuk sa duplom membranom) Produkcija biogasa dostiţe i preko 100 m3/h. Ukoliko je ona veća od potreba, a rezervoar popunjen, višak se sagoreva na gasnoj baklji. Iz proizvedenog biogasa uklanja se vodena para, nakon čega se on sagoreva u kotlu prilagoĎenom za sagorevanje mešavine prirodnog i biogasa. Time se potrošnja prirodnog gasa, koji se koristi za proizvodnju piva, smanji za 10 do 15 %, na godišnjem nivou. Postrojenje je projektovano i izgraĎeno pre uvoĎenja feed-in tarifa za električnu energiju iz OIE u Srbiji. Tada izgradnja kogenerativnog postrojenja nije bila isplativa, te je to jedini razlog zašto se proizvedeni biogas koristi samo za proizvodnju toplotne energije.

Sl. 4.26 Kotao nominalne snage 3,4 MW u kojem se sagoreva mešavina prirodnog gasa i biogasa Vrednost ukupne investicije bila je oko 4,5 M€. Ušteda koja se ostvaruje primenom biogasa je godišnje 120.000 do 140.000 €, što ne bi moglo da opravda investiciju. Kao i u prethodnom slučaju ulaganja su opravdana, jer se rešio problem zbrinjavanja otpadnih voda. 64

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Postrojenje za proizvodnju biogasa iz komunalnog otpada u Beču U Austriji je zabranjeno deponovanje komunalnog otpada i njegovo zbrinjavanje mora da se reši na drugi način. Jedan od preduslova je da postoji primarna separacija otpada u domaćinstvima, fabrikama i drugim mestima. Posebno se odvaja organski otpad. To se primenjuje i u Beču, pa je pored spalionice komunalnog otpada, MVA Pfaffenau, u okviru Umweltzentrum Simmering, sagraĎeno postrojenje za zbrinjavanje organskog otpada anaerobnim tretmanom. Godišnje se preradi oko 100.000 t organskog otpada, a najveće količine dovoze se iz restorana, bolnica i menza. Organski otpad, čvrsti ili tečni, dovodi se do postrojenja kamionima, a pre ulaska u fermentor preraĎuje. Prva separacija odvija se već u prijemnom bunkeru (sl. 4.27). Rukovalac odvaja nepoţeljne krupne delove, a ono što moţe da ide na daljnje procesiranje prebacuje se u drugu jamu (na sl. 4.28, desno).

Sl. 4.27 Istovar organskog otpada iz kamiona u prijemni bunker

Sl. 4.28 Prijemni bunker za organski otpad i odvajanje krupnih delova 65

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Zatim se otpad razvrstava po veličini, a komadi veći od 100 mm prebacuju se u spalionicu (sl. 4.29). Potom se obavlja odvajanje peska i drugih čvrstih primesa. Na kraju se primenjuje homogenizacija i higijenizacija mase, koja je tek nakon toga pripremljena za fermentaciju.

Sl. 4.29 Postrojenje za separaciju otpada Od organskog otpada se godišnje proizvede oko 1,2 miliona m 3 biogasa. Dobijeni biogas se prečišćava biološkom desumporizacijom, te se koristi kao gorivo za vrelovodni kotao. Proizvedena toplotna energija koristi se, osim za procesne potrebe postrojenja, za grejanje oko 600 domaćinstava. Ovakav tip postrojenja znatno je sloţeniji od prosečnog poljoprivrednog biogas postrojenja. Razlog za to je korišćenje raznorodnih supstrata koje sadrţe različite primese, koje ometaju proces anaerobne fermentacije. TakoĎe, problem predstavlja i ostatak fermentacije, koji ne moţe da se deponuje bez negativnog uticaja na ţivotnu sredinu. Svi ovi uslovi usloţnjavaju konfiguraciju biogas postrojenja, a time i znatno povećavaju cenu. Ovde je osnovni cilj zbrinjavanje otpada, pa se većina prihoda ostvaruje naplatom usluge onima koji taj otpad produkuju.

4.8 Komentari Na osnovu prikazanih primera moţe da se zaključi da proizvodnja i korišćenje biogasa daju dobre ekonomske i ekološke rezultate. Čini se da je visina feed-in tarifa u Srbiji na nivou drugih zemalja u kojima se biogas tehnologija uspešno koristi. MaĎarska je izuzetak sa niskim feed-in tarifama. Sistem zelenih sertifikata, koji se primenjuje u Rumuniji, nije dovoljno dobar, jer se cene menjaju u širokom opsegu. Kao što se vidi, biogas postrojenje je sloţen energetski objekat, mala fabrika. Neophodan je oprez već pri planiranju, a i gradnji. TakoĎe, obavezna je stalna briga i profesionalni odnos. Treba naglasiti da nije neophodna visokokvalifikovana radna snaga, ali je obavezno da ona bude odgovorna i obučena.

66


5. POTENCIJALI ZA PROIZVODNJU BIOGASA Ranije se odreĎivanje potencijala biogasa baziralo na količini ekskremenata ţivotinja iz stočne proizvodnje. Ideja je bila da se samo ova vrsta supstrata koristi za proizvodnju biogasa. Razlozi su pozitivan efekat pri fermentaciji stajnjaka, zbog njegovog efikasnog „sazrevanja“ i odgovarajuća priprema za distribuciju po poljima. Dodatni pozitivan efekat je sprečavanje emisija metana u atmosferu, gasa koji 23 puta intenzivnije utiče na efekat staklene bašte od ugljen-dioksida. Uz sve ovo, ovaj supstrat je besplatan i dostupan je na samoj farmi. Proizvodnja biogasa prečišćavanjem otpadnih voda, u procesnoj industriji i kanalizacionog otpada, prvenstveno je značajna zbog zbrinjavanja otpada. Zato se razmatrala samo proizvodnja toplotne energije iz biogasa, a proizvodnja električne energije iz biogasa bila je viša od cene električne energije iz mreţe, te je postupak bio neisplativ za širu primenu. Tek uvoĎenjem pojma privilegovanih proizvoĎača električne energije (Anonim, 2009b), koji za prodaju električnu energije iz biogasa dobijaju povišenu, odnosno subvencionisanu cenu u vidu feed-in tarifa (Anonim, 2009c), stekli su se uslovi da se biogas proizvodi i od drugih vrsta supstrata. Tada se u obzir uzimaju energetske biljke, najpre u vidu silaţa. Danas je u mnogim zemljama korišćenje silaţe biljaka kao supstrata za proizvodnju biogasa isplativo čak i kada je jedini supstrat za proizvodnju biogasa. Potencijali za proizvodnju biogasa mogu da se izraze kroz godišnju količinu supstrata, kako stajnjaka tako i ostalih biljnih materijala, ali to ne govori o energetskom potencijalu. Nadalje, potencijal moţe da bude godišnja proizvodnja biogasa definisane toplotne moći, u vidu broja standardnih kubnih metara (Stm3/god). MeĎutim, ni to nije najznačajniji podatak. Najbolje je da se potencijali izraze kroz instaliranu električnu snagu kogenerativnog postrojenja. Po pravilu, biogas postrojenja rade u kontinuitetu, izuzimajući jedino vreme potrebno za tekuće odrţavanje i remont. Obično se smatra da postrojenje radi 8.000 h godišnje sa punim opterećenjem. Time se odreĎuje i potencijal za godišnju proizvodnju električne energije iz biogasa. Mada biogas moţe da se koristi i za druge svrhe, potencijal proizvodnje električne energije, kao najplemenitijeg vida energije, ima najveći značaj. Korisno je i da se odredi koliki udeo predstavlja potencijalna proizvodnja električne energije u godišnjoj potrošnji drţave ili regiona koji se razmatra. Biogas se za proizvodnju električne energije koristi u kogenerativnim postrojenjima sa motorima SUS. MeĎutim, za razliku od električne koja se u potpunosti plasira u električnu mreţu, mogućnost iskorišćenja toplotne energije umnogome zavisi od lokalnih uslova. Zbog toga nije toliko bitno da se razmotri potencijal proizvodnje toplotne energije. Od najvećeg je značaja, kako ekonomskog, tako i ekološkog, da se iskoriste ekskrementi ţivotinja. Ipak, uzimajući u obzir da jedno uslovno grlo (UG) goveda zahteva snagu kogenerativnog postrojenja 0,11 kW e, jasno je da se od 1.000 UG dobija veličina biogas postrojenja i nominalne snage od svega 110 kW e. Cena specifične investicije značajnije se smanjuje tek za veličine postrojenja 150 kW e i više (vidi potpoglavlje 7.2). Pri tome se u obzir uzima da udeo ostvarene snage iz silaţe ne bi trebalo da preĎe 80 %. Zato je svrsishodno, za odreĎivanje potencijala biogasa iz ekskremenata, da se razmotre samo imanja sa više od 200 ili 300 UG. Za odreĎivanje potencijala biogasa iz silaţe, razmatra se i smanjenje površina za proizvodnju hrane. Čak i ukoliko to nije prioritet, morale bi da se zadrţe površine koje obezbeĎuju stratešku sigurnost, minimum samosnabdevanja u nekoj zemlji.

67

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Akcioni plan za biomasu (Anonim, 2010) takoĎe je obuhvatio ovu problematiku za celu Srbiju. Ipak, data je samo paušalna procena, bez realnih podloga. Pri izradi budućeg akcionog plana, redovno inoviranje je predviĎeno Direktivom 2009/28/EC, trebalo bi da se proceni potencijala biogasa priĎe korektnije.

5.1 Inostrana iskustva u odreĊivanju potencijala biogasa U ovom poglavlju su prikazani primeri odreĎivanja potencijala biogasa i dat je kritički osvrt. Razmotrene su dve zemlje iz okoline, Rumunija i Slovenija. Rumunija U okviru jednog evropskog istraţivačkog projekta FP 6- Framework Programme 6, u saradnji sa stručnjacima iz Nemačke procenjeni su potencijali za proizvodnju biogasa u Rumuniji (Anonim, 2008a). U obzir je uzet celokupan stočni fond, uključujući koze i ovce, te ocenjena godišnja produkcija ekskremenata. Osim toga, precenjen je i električni stepen korisnosti od 40 %. Time se došlo do podatka da bi instalirana električna snaga biogas postrojenja mogla da bude preko 900 MW. Potom je sproveden proračun raspoloţivih količina fermentabilnih biljnih ostataka. U obzir su uzimani proizvoĎači sa velikim površinama: ratarska proizvodnja preko 5.000 ha, proizvodnja povrća na preko 420 ha i vinogradarska proizvodnja na više od 50 ha. Na bazi podataka o prinosima procenjeno je kolike su količine raspoloţivih biljnih ostataka. Date procene su u nekim slučajevima nerealne. Na primer, pretpostavljeno je da je količina biljnih ostataka iz proizvodnje kukuruza dvostruko veća od količine zrna, a realno je da bude oko 0,7 (ono što moţe da se ubere). Ukupna instalirana električna snaga biogas postrojenja u Rumuniji bila bi preko 3.900 MW. Svi navedeni podaci su maksimistički, jer su u obzir uzete ukupne količine stajnjaka i biljnih ostataka. Nisu razmatrana ograničenja zbog mogućnosti sakupljanja, drugih primena, ali i dostizanja optimalne veličine biogas postrojenja. U potpunosti nedostaje korišćenje silaţe, koja je najčešće primenjivan supstrat za proizvodnju biogasa u poljoprivredi. Ovo nije dobar primer definisanja potencijala za proizvodnju biogasa. Slovenija Novija studija, sprovedena u Sloveniji (Pšaker i Lobe, 2010), bazirana je na podacima iz subvencijskih prijava poljoprivrednih proizvoĎača, što je vrlo pouzdan izvor. Za odreĎivanje potencijala biogasa iz ekskremenata stoke razmatrane su farme sa trideset i više uslovnih UG. Pretpostavljeno je da je godišnja emisija tečnog stajnjaka oko 15 m3 po uslovnom grlu. Pristup u ovoj studiji je pribliţniji realnosti, mada je granica za veličinu farme postavljena vrlo nisko. Ovo je, takoĎe, maksimistički odreĎen potencijal, jer su u obzir uzete i farme na kojima mogu da se ostvare veličine postrojenja čak ispod 5 kW e, a i razmatran je veoma visok električni stepen korisnosti kogenerativnih postrojenja od čak 43 %. Potencijal za proizvodnju biogasa iz stočnih ekskremenata, uzimajući u obzir goveda, svinje i perad, u vidu električne snage biogas postrojenja bio bi oko 12 MW. Nadalje su razmotrena tri scenarija za korišćenje silaţe kao supstrata za proizvodnju biogasa: 1. Za proizvodnju biogasa koristi se 5,9 % oranica (ukupne oranične površine Slovenije su oko 168.000 ha, a smatra se da su površine na kojima je moguća postrna setva oko 50.000 ha), 26,0 % površina pogodnih za postrnu setvu (drugi usev namenjen za proizvodnju silaţe za biogas) i 3,6 % livada i travnatih površina, 68

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine 2. 9,8 % oranica, 28,0 % površina za postrne setve i 5,2 % travnatih površina, 3. 13,9 % oranica, 29,9 % postrne setve i 6,8 % travnatih površina. U slučaju prvog scenarija udeo stajnjaka u ukupnom potencijalu je u proseku 14 %, a instalirana električna snaga je tada 86 MW. Za drugi scenario bi snaga bila 116, a treći 147 MW e. Uočava se da je udeo stajnjaka čak i za prvi scenario nizak. MeĎutim, treba uzeti u obzir da je feed-in tarifa za biogas u Sloveniji viša, što poljoprivrednicima omogućava da za proizvodnju biogasa koriste veći udeo silaţe. U studiji je dat osvrt na to da se korišćenjem biljnog materijala za proizvodnju biogasa smanjuju površine za proizvodnju hrane i krmiva.

5.2 Potencijali u AP Vojvodini Potencijali od stočnih ekskremenata U studiji mogućnosti kogeneracije iz biomase u AP Vojvodini (Martinov i dr, 2008), za potencijal proizvodnje biogasa razmatrani su isključivo ekskrementi ţivotinja. S opravdanjem su razmatrane samo velike farme. Procenjeno je da bi godišnja proizvodnja električne energije mogla da bude oko 20 GWh. Ukoliko se računa sa 8.000 h rada pri nominalnom opterećenju, instalirana snaga bila bi oko 2,5 MW e. Data je i procena da bi električna snaga do 2020. mogla da se udvostruči zbog trenda ukrupnjavanja farmi, na oko 5 MW e. Ovaj pristup, bez razmatranja potencijala za proizvodnju biogasa iz silaţe, je u vreme sačinjavanja studije bio potpuno ispravan. Tada u Srbiji nisu bile uvedene feed-in tarife, te bi korišćenje silaţe kao supstrata sa sigurnošću bilo ekonomski neprihvatljivo. To je pokazala i ekonomska računica na primeru jednog potencijalnog investitora. Finansijska ocena za jednu veliku svinjogojsku farmu pokazala je da se korišćenjem ekskremenata za proizvodnju biogasa nulta rentabilnost ostvaruje za otkupnu cenu električne energije oko 11 ct/kWh. U tab. 5.1 prikazani su zvanični statistički podaci o broju stoke u Vojvodini. U ovoj studiji je primenjen delimično drugačiji pristup, a načinjen je pokušaj da se eliminišu nepotpunosti podataka u zvaničnoj statistici tako što će se na osnovu procene eksperata iz oblasti stočarstva realno proceniti broj stoke na velikim farmama. Time su odreĎeni realniji potencijali za proizvodnju biogasa iz stočnih ekskremenata. Tab. 5.1 Broj stoke u AP Vojvodini, stanje u decembru 2010. (Anonim, 2011a) Ukupno APV, kom. Privredna društva i zemljoradničke zadruge, kom.

Goveda 224.808

Svinje 1,390.243

Ţivina 11,165.877

24.716

486.963

5,164.458

Posebno je prikazan broj stoke privrednih društava i zemljoradničkih zadruga. Procenjuje se da ovi privredni subjekti imaju dovoljan broj UG da samostalno, ili u kombinaciji sa silaţom, ostvare izgradnju optimalne veličine biogas postrojenja (više od 150 kW e). U novije vreme, to je sigurno moguće i na nekim od porodičnih gazdinstava, koja obraĎuju i više stotina hektara i poseduju veći broj grla stoke. U narednoj tabeli dati su upotrebljiviji statistički podaci iz drugog izvora, jer je prikazana i teţina stoke. Teţina je prevedena u broj UG ukupne teţine deljenjem sa 500 kg. Na osnovu podataka dobijenih od profesora Poljoprivrednog fakulteta u Novom Sadu, 69

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Departman za stočarstvo, dr Vitomira Vidovića, ocenjena je količina koja se nalazi na velikim farmama. Prema njegovoj proceni, za goveda je to oko 24 %, a za perad preko 50 %. Ocenio je da je podatak o broju svinja netačan, te da ih je samo na velikim farmama oko 800.000. Na osnovu tih podataka došlo se do procene broja UG na velikim farmama, sa više od 300 UG. Tab. 5.2 Statistički podatak o broju i procenjenoj teţini stoke u AP Vojvodini 2009. godine

Goveda Svinje Ţivina

Broj u hiljadama 248 1.387 13.682 UKUPNO

Teţina, t 94.250 87.816 22.269

Broj uslovnih grla, UG 188.500 175.632 44.538 408.670

Broj UG na velikim farmama 45.200 101.300 26.700 173.200

Na osnovu podataka o broju stoke izračunava se potencijal biogasa u vidu instalirane električne snage postrojenja. Za preračunavanje snage iz broja UG goveda, svinja i ţivine korišćeni su orijentacioni podaci iz priloga I, goveda 0,11, svinje 0,085, ţivina 0,3 kW e/UG, dobijeno je 21,5 MW e. Ovi podaci odnose se za tečni stajnjak, bez računanja prinosa biogasa iz prostirke. Ukoliko bi se koristio čvrsti stajnjak, što nije tipično za moderne velike farme, tada bi potencijal bio nešto veći, a procenjeno je da je to 23 MW e. Profesor Vitomir Vidović izrazio je očekivanja da će stočni fond u skoroj budućnosti, do 2015, značajno da se poveća, zbog značaja i teţnje za povećanjem prihoda u poljoprivredi Vojvodine, kroz povećanu proizvodnju mesa. Predvideo je i da će se broj goveda na velikim farmama u narednih pet godina najmanje udvostručiti, a broj svinja i utrostručiti. To bi značilo da bi potencijal proizvodnje biogasa mogao da se poveća, izraţeno u instaliranoj električnoj snazi, na oko 45 MW e. Ovaj potencijal mogao bi do 2020. da dostigne i preko 50 MW e. Potencijali od silaže U mnogim slučajevima količina raspoloţivog stajnjaka nije dovoljna da se ostvari bar minimalna isplativa električna snaga biogas postrojenja, oko 150 kW. Tada je uobičajeno da se kao supstrat koristi i silaţa raznih biljnih vrsta. Najčešće je to silaţa kukuruza, što daje i najveći energetski potencijal po hektaru. U zavisnosti od visine feed-in tarife, moţe da bude isplativa i proizvodnja biogasa samo od silaţe. Slično studiji uraĎenoj za Sloveniju, razmatraju se tri moguća scenarija: 1. Da se koristi supstrat u vidu silaţe, čijom količinom se u proseku povećava potencijal proizvodnje biogasa za 30 %, u odnosu na slučaj korišćenja samo stajnjaka, 2. da se korišćenjem silaţe poveća potencijal za oko 50 %, 3. da se korišćenjem silaţe poveća potencijal za oko 70 %. Tada bi potencijal biogasa iz silaţe, a na bazi sadašnjeg stanja u stočarstvu, bio 7, 12 i 17 MW e respektivno. U 2020. godini to bi iznosilo 15, 25 i 35 MWe. Postavlja se pitanje kolike su obradive površine potrebne da bi se ostvario svaki od planiranih scenarija. Proračun se sprovodi pod pretpostavkom da se razmatra silaţa kukuruza prinosa 50 t/ha, a godišnja količina silaţe kukuruza sa 1 ha zahteva instaliranu snagu kogenerativnog postrojenja oko 2,2 kW. Dakle, u slučaju prvog scenarija, bila bi potrebna silaţa kukuruza sa oko 3.200, za drugi scenario 5.400, a za treći 7.700 ha. Za 2020. godinu površine bile bi oko 6.800, 11.300 i 16.000 ha, za scenarije od prvog do 70

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine trećeg respektivno. Ukupne obradive površine Vojvodine iznose 1,680.000 ha i kao što se vidi, potrebne površine za silaţu kukuruza ne bi predstavljale visok udeo, a najviše ispod 1 %. Za razmatranje potrebnih površina za silaţu drugih biljnih vrsta, treba uzeti u obzir da su prinosi biogasa niţi od silaţe kukuruza, npr. za tritikalu, sirak šećerac, suncokret itd. Ipak, ako se u obzir uzme i mogućnost sprovoĎenja postrne setve silaţe, što je vrlo realno u sistemu navodnjavanja, onda su potrebne površine za korišćenje drugih biljnih vrsta čak manje. Jedan od primera mogućnosti primene plodoreda i postrne setve sa kombinacijom proizvodnje hrane i energetskih biljaka predstavlja studija sprovedena za regione Nemačke (Strauß et al, 2010). Ukupni potencijali Ukupni potencijali predstavljaju zbir potencijala od stajnjaka i od silaţe. U neposrednoj budućnosti do kraja 2012, potencijali su 30, 35 i 40 MWe, respektivno za prvi, drugi i treći scenario primene silaţe. Zbog povećanja stočnog fonda na velikim farmama, do 2020. ti potencijali bili bi 65, 75 i 85 MW e. UporeĎujući ovo sa malim hidrocentralama, na primer, prosek snage 5 MW, biogas bi bio zamena, u zavisnosti od scenarija, za 13 do 15 takvih jedinica. Na osnovu navedenih podataka o instaliranoj električnoj snazi, proračunata je potencijalna godišnja proizvodnja električne energije i potrebne površine za proizvodnju silaţe kukuruza (tab. 5.3). Predstavljeni potencijali za proizvodnju biogasa u AP Vojvodini su realni, ali ipak maksimalni mogući da se iskoristi celokupna količina ekskremenata na velikim farmama. MeĎutim, treba u obzir da se uzme da sve farme nemaju tehničke i ekonomske preduslove za izgradnju biogas postrojenja. Zatim, moguće je da se ne ostvari prognozirano povećanje stočnog fonda. Ipak, i pored ova dva uticaja koji bi smanjili potencijal za proizvodnju biogasa, kompenzovano povećanje potencijala i dostizanje procenjene instalirane snage moglo bi da se ostvari od silaţe kukuruza. Tada bi udeo potencijala od silaţe mogao da bude i veći u odnosu na onaj potencijal definisan samo od ekskremenata. Tab. 5.3 Potencijalna godišnja proizvodnja električne energije iz biogasa i potrebne površine za silaţu kukuruza

Stajnjak 1. scenario 2. scenario 3. scenario

Neposredna budućnost, 2012. godina Električna energija, Površina, GWhe ha 184 – 240 3.200 280 5.400 320 7.700

U budućnosti, do 2020. godine Električna energija, Površina, GWhe ha 400 – 520 6.800 600 11.300 680 16.000

Podaci navedeni u tab. 5.3 zasnivaju sa na realnosti i perspektivnosti proizvodnje električne energije iz biogasa. Ostvarene količine zavisiće od stanja na trţištu, prihvaćenih obaveza od drţave za proizvodnjom električne energije iz obnovljivih izvora, cene hrane i energije i dr. Ţeljeni ciljevi morali bi da budu podstaknuti odgovarajućim ekonomskim merama, koje treba da su dinamične, odnosno da prate promene stanja na trţištu. To su, pre svega, adekvatna visina feed-in tarife, subvencije i stimulativni krediti za ovu oblast. Količina električne energije prema 3. scenariju bila bi više nego dvostuko veća od tri

71

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine električne centrale snage 15 MW, koje bi kao gorivo koristile slamu (320 GWh, prema Martinov i dr, 2008). Potrošnja električne energije u AP Vojvodini, prema energetskom bilansu i planu za 2010. godinu iznosi 7.640 GWh (Anonim, 2010f). Ukoliko se u obzir uzme treći scenario u neposrednoj budućnosti, proizvodnjom električne energije iz biogasa moglo bi da se pokrije oko 4 % potrošnje. Pod uslovom da potrošnja električne energije do 2020. u Vojvodini neće značajno rasti, primenom mera racionalizacije, prema trećem scenariju moglo bi da se električnom energijom iz biogasa pokrije oko 9 % potrošnje. Objektivno, ukoliko se postavi cilj da se iz biogasa proizvede što više električne energije, moglo bi da se dostigne i čitavih 20 % od ukupnih potreba AP Vojvodine, računajući u to i biogas proizveden prečišćavanjem kanalizacionih otpadnih voda i zbrinjavanjem industrijskog otpada.

72


6. BIOGAS POSTROJENJE OD IDEJE DO OSTVARENJA Za ostvarenje biogas postrojenja potrebno je da investitor poštuje odreĎene korake, pri čemu moraju da se ispune svi tehnički i pravni zahtevi. Tehnički zahtevi opisani su u drugim poglavljima. Pravni zahtevi za izgradnju biogas postrojenja su specifični i treba u potpunosti da se ispoštuju. Najvaţnije je da investitor dobije status povlašćenog proizvoĎača i da sklopi ugovor o otkupu električne energije s Elektroprivredom Srbije po povlašćenim cenama (feed-in tarifa). Zatim su prikazane potrebne mere za realizaciju biogas postrojenja. Navedene su sve dozvole i ostala dokumenta koja su neophodna da bi se postrojenje pustilo u pogon i da bi počela isporuka električne energije u javnu električnu mreţu.

6.1 Dijagram toka ostvarenja biogas postrojenja Dijagram toka (flow chart), koji obuhvata aktivnosti, dokumenta i donošenje odluka, jeste dobar način prikazivanja postupka ostvarenja biogas postrojenja, a od pomoći je svakom ko se u takvu investiiciju upušta. Primenjuje se u mnogim oblastima, a ovde je iskorišćen da na očigledan način prikaţe ono što je potrebno da bi se od ideje došlo do ostvarenja. Struktura i delovi dijagrama toka definisani su nacionalnim standardom Obrada informacija - Simboli za dijagrame sistema obrade informacija, a ne razlikuju se od meĎunarodno prihvaćenih. Značaj pojedinih polja prikazan je u tab. 6.1. Tab. 6.1 Značenje simbola – polja korišćenih u dijagramu toka, prema SRPS A.F0.004 Simbol, polje

Naziv i objašnjenje simbola Graniĉno mesto Početak ili kraj aktivnosti; na primer: početak gradnje postrojenja ili prekid aktivnosti zbog ocene da nije ekonomski opravdano. Operacija Svaka aktivnost koja se sprovodi; na primer: prikupljanje ponuda, prijavljivanje za sredstva, pribavljanje dozvola itd. Dokument Bilo koji dokument potreban za realizaciju objekta. To je npr. odobrenje lokacije, ugovor, dozvola za gradnju, zapisnik itd. Odluka Mesto donošenja odluke, nastavljanje, popravljanje, odustajanje od daljnjih aktivnosti.

Polja u dijagramu toka povezana su linijama sa strelicama, kojima se upućuje na redosled odvijanja aktivnosti i na osnovu koje aktivnosti proističe neki dokument. Dijagram se negde deli na dva paralelna koloseka, za operacije koje se odvijaju istovremeno. Primenjuje se ukoliko se istovremeno sprovodi više aktivnosti, na primer, istraţuju 73

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine mogućnosti najpovoljnijeg finansiranja, te istovremeno pribavljaju dokumenti za dobijanje dozvola. Prikupljanje ponuda za opremu i izvoĎenje radova moţe da se odvija paralelno s izradom prethodnih studija izvodljivosti, čime bi bio ubrzan rad na glavnom projektu. U ovoj studiji, zbog pojednostavljenja, to nije korišćeno.

74


75


Ovde prikazani dijagram toka je pojednostavljen, mada obuhvata sve najvaţnije elemente. Posebna paţnja mora da se posveti presečnim tačkama, donošenju odluka, te da se na vreme odluči o eventualnom odustajanju od projekta. Što se kasnije odustane, investitor ima više troškova. Ipak, bolje je da odustane i kasnije, nego da započne značajnija ulaganja u objekat, koji neće biti profitabilan. Tako, na primer, bilo bi bolje da se odustane nakon prethodne studije ekonomske izvodljivosti, ukoliko ona da negativne rezultate, nego konačne studije izvodljivosti. U drugom slučaju je potrošeno više vremena i sredstava. Prvi i najzanačajniji korak jeste da se pribavi lokacijska dozvola, tj. da se proveri da li je gradnja na odabranoj lokaciji dozvoljena. Lokacija bi trebalo da bude u posedu investitora, ili da on ima ugovor o dugotrajnom zakupu. Druga mera jeste provera energetskih uslova, priključenja na mreţu elektrodistribucije. Ukoliko je mesto priključivanja značajno udaljeno, to moţe odlučujuće da utiče na ekonomske pokazatelje, jer su ulaganja u dalekovod visoka.

76


6.2 Potrebne dozvole i druga dokumentacija Za gradnju energetskih postrojenja, a posebno onih koji se ubrajaju u privilegovane proizvoĎače električne energije, pored uobičajenih i opštih potrebne su i druge, specifične, dozvole i dokumenta. Na prezentaciji koja je prikazana na sednici Saveta za biomasu Pokrajinskog sekretarijata za energetiku i mineralne sirovine, 2010. godine, Drţavni sekretar Dejan Stojadinović prikazao je aktivnosti u oblasti obnovljivih izvora energije. U njegovoj prezentaciji navodi se, u pogledu potrebnih dozvola, sledeće (preuzeto iz Power Point Presetation): Zakon o energetici (Sl. glasnik RS 84/04) -Član 27 definiše: Energetska dozvola se pribavlja za izgradnju i rekonstrukciju objekata za proizvodnju električne energije snage preko 1 MW–izdaje Ministarstvo rudarstva i energetike (ovo Ministarstvo je u martu 2011. ukinuto, a oblast energetike je u okviru Ministarstva za infrastrukturu i energetiku). Za objekte instalisane snage do 1 MW–graĊevinske dozvole izdaje lokalna samouprava (male hidroelektrane, elektrane na biogas, solarne elektrane, elektrane na deponijski gas, elektrane na biomasu). Nominalna električna snaga 1 MW

1–10 MW

Energetska dozvola

GraĎevinska dozvola

Nije potrebno

Opština

Ministarstvo za infrastrukturu i energetiku

Opština

Staus povlašćenog proizvoĎača i Feed-in tarifa Ministarstvo za infrastrukturu i energetiku1 Dugoročni ugovor sa EPS-om Ministarstvo za infrastrukturu i energetiku Dugoročni ugovor sa EPS-om

Ministarstvo za Ministarstvo ţivotne infrastrukturu i sredine, rudarstva i energetiku prostornog planiranja2 1 Od marta 2011 energetika je u okviru ovog Ministarstva. 2 Od marta 2011. promenjen je naziv ovog Ministarstva. 10 MW

Ne

Licenca

Nije potrebno

Agencija za energetiku (AERS) Agencija za energetiku (AERS)

Kasnije je izraĎena i dostupna javnosti publikacija (Lepotić Kovačević i dr, 2010), koja moţe da se naĎe na sajtu ministarstva koje pokriva ovu oblast (do marta 2011. Ministarstvo rudarstva i energetike). Prema ovoj publikaciji definisana je grupa dozvola i drugih dokumenata: I-1 Informacija o lokaciji. I-2 Pribavljanje energetske dozvole. I-3 Pribavljanje lokacijske dozvole. I-4 Pribavljanje graĎevinske dozvole. GraĊenje objekta I-5 Pribavljanje upotrebne dozvole.

77

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Izbor lokacije, uvid u vaţeće planske dokumente i informacija o lokaciji

Energetska dozvola

78

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Pribavljanje energetske dozvole

Lokacijska dozvola Lokacijska dozvola sadrţi sve uslove i podatke potrebne za izradu tehničke dokumentacije dokumentacije, glavnog projekta, a u skladu sa vaţećim planskim dokumentom.

Uslovi za prikljuĉenje na elektroenergetsku i/ili mreţu daljinskog grejanja

79

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Formiranje graĊevinske parcele

Vodni uslovi

80

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Dobijanje lokacijske dozvole

Po obavljenoj tehničkoj kontroli glavnog projekta i pozitivnom izveštaju o tehničkoj kontroli, nadleţnom organu jedinice lokalne samouprave podnosi se zahtev za izdavanje graĎevinske dozvole. GraĊevinska dozvola

Procena uticaja na ţivotnu sredinu (1)

81

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Procena uticaja na ţivotnu sredinu (2)

Procena uticaja na ţivotnu sredinu (3)

Tehniĉka dokumentacije

82

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Vodna saglasnost i tehniĉka kontrola projekta

GraĊevinska dozvola* - prilozi uz zahtev: Lokacijska dozvola. Glavni projekat u tri primerka s izveštajem o obavljenoj tehničkoj kontroli i potvrdom o ispravnosti. Dokaz o pravu svojine, odnosno pravu zakupa na graĎevinskom zemljištu (priloţeno i za lokacijsku dozvolu). Dokaz o ureĎivanju odnosa u pogledu plaćanja naknade za ureĎivanje graĎevinskog zemljišta. Dokaz o uplati administrativne takse. Energetska dozvola (ako je snaga elektrane veća od 1 MW). * Za objekte za koje graĎevinsku dozvolu izdaje Ministarstvo, odnosno autonomna pokrajina, uz zahtev se podnosi i izveštaj revizione komisije.

83

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Upotrebna dozvola Podobnost objekta za upotrebu utvrĎuje se tehničkim pregledom. Objekat moţe da se koristi po prethodno pribavljenoj upotrebnoj dozvoli. U procesu dobijanja upotrebne dozvole potrebno je priloţiti projekat izvedenog stanja.

Izgradnja objekta

84

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Tehniĉki pregled i upotrebna dozvola

Koncesija

85

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Dobijanje licence

Odobrenje za prikljuĉenje elektrane na elektroenergetsku mreţu

Odobrenje za prikljuĉenje elektrane na mreţu za distribuciju toplotne energije

86

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Sticanje statusa povlašćenog proizvoĊaĉa

Ugovor o otkupu elektriĉne energije

6.3 Komentari Kao što se vidi, potrebna su brojna dokumenta i dozvole. Paţljivim čitanjem uočavaju se nedorečenosti i nelogičnosti. Status povlašćenog proizvoĎača i ugovor dobijaju se na kraju, kada je već gotovo sve sprovedeno. TakoĎe, u drugoj publikaciji navodi se da licenca mora da se dobije i za postrojenja nominalne električne snage do 1 MW, što prema prvo navedenoj prezetaciji nije bio slučaj. Ukoliko se od lokalne elektrodistribucije zatraţi energetska saglasnost, odgovor će biti zbunjujući: mi nismo nadležni. A to bi trebalo da je jedan od prvih koraka, značajan za procenu troškova investicije, sa velikim uticajem na rezultate studije ekonomske izvodljivosti. Dok se ovakve nedorečenosti ne razreše, svaki potencijalni investitor u biogas postrojenje srešće se sa brojnim problemima, što će da oteţa i poskupi realizaciju. Kada se jednom problemi pribavljanja dozvola i dokumentacije ipak reše, investitor mora da bude svestan da je i tada potrebno mnogo administrativnog posla. Samo da se navede da u prethodnom spisku nema pomena o merama zaštite od poţara, a one bi u slučaju biogas postrojenja sigurno imale svoje specifičnosti. One ovde nisu navedene jer se sprovode za sva postrojenja, mada je slučaj proizvodnje i korišćenja biogasa specifičan. Čak i u vrlo ureĎenim zemljama od početka aktivnosti do kompletiranja dokumentacije proĎe više meseci. To moţe da utiče i na prethodne procene izvodljivosti, jer se uslovi kupovine opreme menjaju, a ukoliko se finansijska sredstva ranije angaţuju, troškovi za njihovu otplatu rastu, jer do početka proizvodnje nema prihoda. 87

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Ono što bi drţavna administracija, na svim nivoima, mogla i morala da uradi, to je da se olakša postupak dobijanja dozvola. Naravno, ako su svi tehnički i zakonski uslovi ispunjeni. Ukoliko se to ne ostvari, realizacija biogas postrojenja biće svedena na minimum.

88


7. OSNOVNE SMERNICE ZA IZRADU PRETHODNIH STUDIJA IZVODLJIVOSTI Kao i pri svakom drugom investiranju, a kao što je navedeno u poglavlju 6.2, jedna od obaveznih faza jeste izrada studija tehničke i ekonomske izvodljivosti. Nadalje su prikazane osnovne smernice za izradu ovih studija za biogas postrojenje.

7.1 Izrada prethodne studije tehniĉke izvodljivosti Ostvarenje biogas postrojenja počinje od ideje potencijalnog investitora, a potrebno je da se dobro razmotre tehničke i finansijske mogućnosti za njegovu gradnju. Prvi korak u razradi ideje jeste definisanje veličine postrojenja, što podrazumeva pre svega električnu, a sa tim u vezi i termičku snagu postrojenja. Zatim je potrebno da se proceni mogućnost plasmana proizvedene električne i toplotne energije iz biogasa, ali i potrošnja energije za pogon postrojenja. Razmatra se još i konfiguracija postrojenja sa potrebnom infrastrukturom, mašinama i opremom, površina lokacije na kojoj će se izgraditi. Sve ove stavke potrebno je da sadrţi prethodna studija tehničke izvodljivosti.

7.1.1 Snaga biogas postrojenja Prvenstveni cilj jeste da se definišu raspoloţive količine supstrata za proizvodnju biogasa, a time i snaga biogas postrojenja koja od toga zavisi. Najpovoljniji supstrati su ekskrementi stoke (čvrsti i tečni stajnjak). Na drugom mestu su različiti biljni supstrati, npr. silaţa kukuruza. Pošto se razmatraju prvenstveno poljoprivredna biogas postrojenja, drugi supstrati koji mogu da posluţe kao sirovina su izuzetak i koriste se u manjim količinama (repin rezanac, kuhinjski otpad, drugi nusproizvodi prehrambene industrije). Čvrsti i tečni stajnjak iz vlastite stočarske proizvodnje najpovoljniji su supstrat, jer su besplatni. Naime, u procesu proizvodnje biogasa se stajnjak stabilizuje, a iz njega se izdvajaju većinom metan i ugljen-dioksid. Zato je ostatak fermentacije upotrebljiv za distribuciju na polja, ostvarujući efekte koji se postiţu čvrstim i/ili tečnim stajnjakom. Cena drugih supstrata zavisi od brojnih uticaja. Treba dobro da se proceni, ali isto tako i sigurnost snabdevanja. Najbolje bi bilo da potiče od sopstvene proizvodnje, sa vlastitih njiva. Silaţa kukuruza ili neki drugi biljni supstrat treba da se koristi za povećanje snage biogas postrojenja, ako nema dovoljno stajnjaka na farmi, pod uslovom da se to isplati. Nakon prikupljanja podataka o vrstama i godišnjim količinama potencijalnih supstrata, procenjuje se potencijalna godišnja proizvodnja biogasa. Za to se koriste literaturni podaci o prinosima biogasa, koji su orijentacioni (potpoglavlje 2.3, prilog I). Potencijalni prinosi biogasa uglavnom su dati po količini sveţe mase supstrata. MeĎutim, potencijalni prinos biogasa menja se u zavisnosti od sadrţaja vlage u supstratu, a zavisi i od udela organske suve mase. Za tačnije odreĎivanje godišnje proizvodnje biogasa, utvrĎuje se udeo suve i organske suve mase u supstratu. Prinos biogasa u svim slučajevima se iskazuje u zapremini pri standardnim uslovima (0 °C i 101,325 kPa) –Stm3 89

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine (standardni kubni metar). Na taj način definiše se tačna energetska vrednost, jer u najvećem broju slučajeva biogas na izlasku iz fermentora ima temperaturu oko 40 °C i natpritisak oko 30 mbar. Proračun potencijalne dnevne proizvodnje biogasa i pratećih parametara sprovodi se za svaku vrstu supstrata posebno, a ukupna količina računa se kao zbir proizvodnje iz svih supstrata. Sledeće formule se koriste za proračun: suva masa (tSM/d) = sveţa masa (tSvM/d) x udeo suve mase (tSM/tSvM) organska suva masa (tOSM/d) = sveţa masa (tSvM/d) x udeo organske suve mase (tOSM/tSvM) proizvodnja biogasa (Stm3/d) = sveţa masa (tSvM/d) x prinos biogasa (Stm3/tSvM) ili proizvodnja biogasa (Stm3/d) = suva masa (tSM/d) x prinos biogasa (Stm3/tSM) ili proizvodnja biogasa (Stm3/d) = organska suva masa (tOSM/d) x prinos biogasa (Stm3/tOSM) gde su: SvM – sveţa masa, SM – suva masa, OSM – organska suva masa. Kada je poznata potencijalna godišnja proizvodnja biogasa, potrebno je da se odredi nominalna instalirana snaga kogenerativnog postrojenja, koja treba da bude optimalna za količinu biogasa. Ako se izabere manja snaga, neće moći da se sagori sav biogas, koji će najverovatnije morati da se ispusti u atmosferu zbog ograničenog skladištenja (štetno se utiče na ţivotnu sredinu) ili da se spali u gasnoj baklji (značajan energetski gubitak). Ako se izabere prevelika snaga, to je onda nepotrebna investicija za nešto što se ne koristi dovoljnim kapacitetom. Za odreĎivanje optimalne instalirane električne snage prvo se odreĎuje potrebna snaga, a zatim se u obzir uzimaju zastoji u radu i potrebna rezerva u kapacitetu. Potrebna električna snaga kogenerativnog postrojenja je ona koja omogućava da se sagori celokupna količina proizvedenog biogasa, u radu pri 100 % nominalnoj snazi (24 h dnevno ili 8.760 h na godišnjem nivou). MeĎutim, kogenerativno postrojenje u pogonu ne moţe da ostvari neprekidan rad na godišnjem nivou nominalnom snagom zbog zastoja za sprovoĎenje odrţavanja i popravki, pa se u odreĎenom periodu proizvedeni biogas privremeno skladišti. Osim toga, stvarna proizvodnja biogasa na postrojenjima koja su u 90

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine pogonu u praksi premašuje potencijalnu (Effenberger et al, 2009b). Zbog svega ovoga je neophodno da instalirana nominalna električna snaga kogenerativnog postrojenja ima odreĎenu rezervu u kapacitetu. Najčešće se usvaja da je ona veća za 10 % od potrebne snage, što odgovara radu motora nominalnom snagom oko 22 h dnevno ili oko 8.000 h na godišnjem nivou. Motor je podešen tako da pri radu nominalnom snagom ima minimalnu specifičnu potrošnju goriva (g/kWh). MeĎutim, maksimalna snaga veća je od nominalne, ali je tada specifična potrošnja goriva malo veća. To znači da bi u nekim slučajevima kogenerativno postrojenje imalo dovoljno kapaciteta da sagori proizvedeni biogas, ali bi potrošilo više biogasa za istu količinu proizvedene električne energije. Upravo zato se cilja na rezervu u kapacitetu. Za proračun električne snage postrojenja, osim količine biogasa, potrebno je da se poznaje i udeo metana u biogasu, električni stepen korisnosti i broj sati rada kogenerativnog postrojenja, pri nominalnom opterećenju. Količina energije koja se dovodi kogenerativnom postrojenju (primarna energija biogasa) računa se prema udelu metana u biogasu i njegovoj energetskoj vrednosti, odnosno donjoj toplotnoj moći (9,97 kWhp/Stm3). U obzir se uzima samo metan, jer je on jedini gorivi gas čiji je udeo značajan. Koliko će se električne energije proizvesti iz primarne energije biogasa, zavisi od električnog stepena korisnosti. MeĎutim, potrebno je da se u obzir uzme električni stepen korisnosti na godišnjem nivou. Motor kogenerativnog postrojenja u toku godine u pogonu radi pri različitim parcijalnim opterećenjima. Zato je električni stepen korisnosti na godišnjem nivou malo niţi od kataloške vrednosti koju daje proizvoĎač i koji se meri pri nominalnoj snazi u laboratorijskim uslovima. Potrebno je da se u obzir uzme i da vrednost električnog stepena korisnosti opada nakon odreĎenog vremena u pogonu. Realno je da se kataloška vrednost umanji za 2 %, a maksimalno za oko 3 %. To znači da, ako je kataloška vrednost 40 %, električni stepen korisnosti na godišnjem nivou treba da se računa sa oko 38 %. Ukoliko se na postrojenju koriste dizel motori s inicijalnim paljenjem, potrebno je da se uračuna i količina električne energije proizvedena od dizel goriva. Tada se sabiraju primarna energija biogasa i primarna energija dizel goriva, pa se izračunava proizvodnja električne energije. Električna snaga postrojenja prema navedenim principima izračunava se sledećim formulama: proizvodnja metana (Stm3/d) = proizvodnja biogasa (Stm3/d) x udeo metana u biogasu (Stm3 CH4/Stm3 biogasa) primarna energija biogasa (kWhp/d) = 3 proizvodnja metana (Stm /d) x energetska vrednost metana (kWhp/Stm3) proizvodnja električne energije (kWhe/d) = primarna energija biogasa (kWhp/d) x električni stepen korisnosti (%) potrebna električna snaga (kW e) = proizvodnja električne energije (kWhe/d) / 24 (h)

91

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine nominalna električna snaga (kW e) = potrebna električna snaga (kW e) x (1 + rezerva u kapacitetu) gde su: kWhp –količina primarne energije kWhe –količina električne energije kW e –električna snaga kogenerativnog postrojenja 7.1.2 Energetski bilansi Energetskim bilansom odreĎuje se proizvodnja električne i toplotne energije, čijim se plasmanom ostvaruju novčani prihodi ili uštede. Bitno je da se odredi i potrebna energija za pogon postrojenja (procesna energija), za koju treba predvideti troškove. Proizvedena količina električne energije je praktično već odreĎena pri računanju nominalne električne snage kogenerativnog postrojenja. Drugi način da se ona odredi jeste da se pomnoţi nominalna električna snaga sa 8.000 h rada. Pošto je za električnu energiju proizvedenu iz biogasa predviĎena povlašćena cena, feed-in tarifa (Anonim, 2009c), ekonomski je povoljnije da se celokupna proizvedena količina plasira u javnu električnu mreţu, odnosno proda. Procesna električna energija se u tom slučaju obezbeĎuje iz javne električne mreţe po niţoj ceni od povlašćene. Procesna električna energija potrebna je za pogon električnih mašina: pumpe, kompresori, mešalice, dozatori čvrstih supstrata. Količina koja se troši na postrojenju zavisi od snage elektromotora u kW e svake pojedinačne komponente opreme i vremena, te opreme u pogonu. Većina komponenti opreme je povremeno u pogonu i uključuje se nekoliko puta na dan. Ukupna procesna električna energije računa se kao zbir za sve pojedinačne komponente. MeĎutim, često se teško odreĎuje vreme trajanja pogona, koje se često i menja zbog optimizacije procesa ili zbog uključivanja po potrebi. U tom slučaju se ona procenjuje, a za postrojenja u pogonu postiţu se vrednosti 4 do 20 % od proizvedene (Anonim, 2009e; Effenberger et al, 2009b). procesna električna energija (kWhe/d) = snaga elektromotora (kW e) x vreme trajanja pogona elektromotora (h/d) Kogenerativno postrojenje moţe da ima jedan ili dva razmenjivača toplote. Kada ima samo jedan, tada se koristi samo toplotna energija iz hladnjaka kućišta motora. Ovaj razmenjivač je obavezan, pošto je potrebno da se motor neprekidno hladi. Zato, kada ne postoji potreba za iskorišćenjem toplotne energije, potrebno je da se obezbedi rezervni način hlaĎenja motora. Najčešće je to u izvedbi stonog vazdušnog hladnjaka (hlaĎenje ventilatorima i okolnim vazduhom). Drugim razmenjivačem toplote koristi se toplotna energija produkata sagorevanja, koji nije neophodan i ugraĎuje se samo kada postoji mogućnost da se iskoristi i ova količina energije. Postoji bitna razlika u mogućnostima iskorišćenja i kvalitetu toplotne energije ova dva tipa razmenjivača. Razmenjivačem toplote motora proizvodi se toplotna energija na niţem temperaturnom nivou, što je pogodno samo za potrebe grejanja, npr. u sistemu 90/70 °C. Produkti sagorevanja na izlazu imaju temperaturu oko 500 °C, što znači da je moguće da se proizvodi vodena para za razne tehnološke svrhe, npr. za sušenje poljoprivrednih proizvoda. U ovom razmenjivaču, takoĎe, moţe da se zagreva topla voda za potrebe grejanja. Ako su instalirana oba 92

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine razmenjivača toplote, termička snaga koegnerativnog postrojenja je 10 do 40 % veća od električne snage, u zavisnosti od tipa motora i proizvoĎača. Najčešće je termička snaga veća za oko 20 %, što znači da za električni stepen korisnosti od 38 % u odnosu na primarnu energiju biogasa, termički iznosi 45 %. Ipak ovo zavisi od pogonskih uslova, tj. minimalnih temperatura do kojih je dozvoljeno da se hlade produkti sagorevanja zbog niskotemperaturne korozije. Vaţi isto kao i za električnu, da za stvarnu vrednost termičke snage treba računati manje za oko 2 % od kataloške. Raspodela ukupne termičke snage na termičku snagu u hladnjaku motora i termičku snagu produkata sagorevanja je pribliţno 40 i 60 %. proizvodnja toplotne energije (kWht/d) = primarna energija biogasa (kWhp/d) x termički stepen korisnosti (%) gde je: kWht –količina toplotne energije Toplotna energija za pokrivanje procesnih potreba zavisi od više pogonskih uslova: temperaturnog reţima (mezofilni ili termofilni), toplotne izolacije fermentora, vrste i temperature supstrata koji se unosi. Za grubi proračun potrebne količine procesne toplotne energije, prvo se izračunava energija za zagrevanje tone sveţeg supstrata koja se unosi. Ova energija zavisi od specifične energije zagrevanja tone sveţeg supstrata za 1 °C (1,16 kWht/tSvM °C, prema Briese, 2008) i razlike temperature sveţeg supstrata i temperature u fermentoru. Time je izračunata toplotna energija koja se uloţi za zagrevanje tone sveţeg supstrata. Da bi se izračunalo koja količina toplotne energije treba da se isporuči, u obzir se uzima i efikasnost razmenjivača toplote za zagrevanje fermentora. Dnevna potreba za procesnom toplotnom energijom izračunava se iz dnevnog unosa supstrata i energije njegovog zagrevanja. Procesna toplotna energija moţe i da se proceni. Prema Effenberger et al. (2009b), opseg za poljoprivredna biogas postrojenja sa mezofilnim reţimom rada je 3 do 20 %, Radi sigurnosti, pri gruboj proceni, treba da se računa da je to oko 30 %. energija zagrevanja supstrata (kWht/tSvM) = [specifična energija zagrevanja (kWht/tSvM °C) x dogrevanje (°C)] / efikasnost procesna toplotna energija (kWht/d) = sveţa masa (tSvM/d) x energija zagrevanja supstrata (kWht/tSvM) 7.1.3 Maseni bilansi Pod masenim bilansima podrazumeva se analiza ostatka fermentacije u odnosu na sveţe supstrate. Dolazi do gubitka mase usled razgradnje organske mase i nastajanja biogasa. Veoma mali gubitak mase nastaje i usled prečišćavanja biogasa (uklanjanjem H2O i H2S). Što je veći udeo suve mase i više razgradljive organske suve mase u supstratu, više se smanjuje masa ostatka fermentacije, a time i njegova zapremina. Tako je, srazmerno udelu suve i organske suve mase, smanjenje zapremine svinjskog tečnog stajnjaka nakon fermentacije oko 3 %, goveĎeg čvrstog stajnjaka oko 5 %, a silaţe kukuruza čak 25 %. 93

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine U zavisnosti od namene ostatka fermentacije, moţe da se primeni njegova separacija na čvrstu i tečnu fazu. Postoji nekoliko razloga za to. Prvi je da prilikom izgradnje biogas postrojenja na nekoj farmi, već postoji rezervoar za skladištenje stajnjaka. Korišćenjem npr. silaţe kukuruza osim stajnjaka kao supstrata, rezervoar nema dovoljno kapaciteta za skladištenje ostatka fermentacije. Nakon separacije, čvrsta faza se odlaţe u rezervoar, koristi za distribuciju po poljima ili moţe da se kompostira i nakon toga koristi kao humus za cveće. Tečna faza se koristi kao recirkulaciona tečnost i vraća u fermentor ili distribuira po poljima. Drugi razlog za primenu separacije jeste ugušćavanje ostatka fermentacije, zbog smanjenja transportnih troškova. Separacija čvrste i tečne faze postiţe se pomoću više vrsta separatora (centrifugalni, presa sa trakastim sitom, vijčana presa, puţna presa). U praksi se najčešće upotrebljava puţna presa. Njome mogu da se separišu ostatak fermentacije sadrţaja suve mase 1 do 30 %, a nakon separacije dostiţe se udeo suve mase u čvrstoj fazi i preko 40 % (Anonim, 2006). Primer je da se presom snage 5,5 kW i učinka 35 m3/h, separacijom dobija čvrsti ostatak kojem je povećan udeo suve mase sa 5 na 25 % (Anonim, 2006). U poreĎenju sa drugim postupcima uklanjanja vode iz ostatka fermentacije, separacija (puţnom presom) ima dobru pogonsku sigurnost i efikasnost, niske investicione i pogonske troškove (Anonim, 2009g). Nedostatak je taj što u tečnoj fazi ostaje deo hranljivih mikro i makroelemenata. Povoljniji slučaj bilo bi odvajanje samo vode, a da ti elementi ostaju u čvrstoj fazi koja će se koristiti za distribuciju po poljima, kada se primenjuje separacije zbog smanjenja transportnih troškova.

7.1.4 Konfiguracija biogas postrojenja Tačna konfiguracija postrojenja zavisi najviše od vrste supstrata koji se koriste i tehnološkog rešenja koja su razna i koja nude brojne firme na trţištu za projektovanje i izvoĎenje biogas postrojenja. Osnova je da se odrede električna i termička snaga (prikazano u 7.1.1. i 7.1.2), a i dimenzionišu rezervoari za fermentaciju i skladištenje supstrata i skladištenje ostatka fermentacije. U ovom potpoglavlju je prikazan slučaj kada se kao supstrati koriste stajnjak i silaţa kukuruza. Stajnjak se nakon izĎubravanja pumpama i cevovodima transportuje do rezervoara za njegovo privremeno skladištenje (predjame), odakle se nekoliko puta na dan pumpa u fermentor. Njegov kapacitet je najčešće toliki da moţe da primi jednonedeljnu količinu stajnjaka, koja se sakupi izĎubravanjem. Silaţa kukuruza se jednom ili dva puta dnevno ubacuje u dozator za čvrsti supstrat, a odakle se puţnim transporterom periodično ubacuje u fermentor. U slučaju da je postrojenje dvostepeno (s odvojenim procesom hidrolize u posebnom fermentoru), stajnjak i silaţa odlaze prvo u fermentor za hidrolizu, gde se mešaju i zagrevaju, a tek onda u fermentor. Njegova zapremina treba da primi dvodnevnu količinu supstrata koja se ubacuje u fermentor. Silaţa kukuruza se skladišti na period od godinu dana u trenč-silosima. Gustina silaţe kukuruza koja se skladišti je 700 kg/m3. To znači da je za skladištenje 1.000 t silaţe potreban trenč-silos dimenzija npr. širine 10 m, duţine 50 m i visine ispune oko 3 m. zapremina fermentora (m3) = hidrauličko retenciono vreme (d) x dnevna količina supstrata (m3SvM/d)

94

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Zapremina fermentora zavisi od zapremine sveţeg supstrata koji se unosi i vremena njegovog zadrţavanja u fermentoru (hidrauličkog retencionog vremena). Hidrauličko retenciono vreme odreĎuje se iz opterećenja organskom materijom fermentora. U rezervoaru za skladištenje ostatka fermentacije odlazi masa nakon izlaska iz fermentora. Njegova zapremina treba da je dovoljna da primi količinu ostatka koji se skupi za 6 ili 12 meseci, u zavisnosti od toga kada se izuzima i distribuira po polju. Prilikom dimenzionisanja zapremine rezervoara ostatka fermentacije, potrebno je da se uzme u obzir da je zapremina ostatka fermentacije manja u odnosu na zapreminu sveţeg supstrata (detaljno opisano u 7.1.3).

7.1.5 Infrastruktura i lokacija Odabir lokacije za izgradnju biogas postrojenja je bitna odluka, a cilj je da se na datoj lokaciji zbog smanjenja troškova investicije iskoristi postojeća infrastruktura i da ima dovoljno prostora za sve komponente postrojenja. Potrebno je i da troškovi transporta supstrata budu što niţi i da je što bolja mogućnost iskorišćenja toplotne energije. Uz sve ovo, vodi se računa da biogas postrojenje ima što manji uticaj na ţivotnu i radnu sredinu. Često ne mogu da se ispune svi navedeni uslovi, a svaki slučaj izgradnje biogas postrojenja je specifičan, pa je potrebno da se on dobro razmotri i pronaĎe kompromis. Biogas postrojenje treba da je dovoljno udaljeno od stambenog kvarta zbog buke, mogućnosti rasprostiranja neprijatnih mirisa i povećanog saobraćaja. Zemljište treba da se ispita pre početka izgradnje, jer ne sme da ima visok nivo podzemnih voda i mogućnost plavljenja. Neophodna infrastruktura za rad biogas postrojenja je pristup javnoj električnoj mreţi, putevima i tekućoj vodi. Potencijalno mesto za priključenje na javnu električnu mreţu treba da je što bliţe lokaciji biogas postrojenja, zbog troškova izgradnje električnih vodova i transformatorske stanice. Pri tome je potrebno razmotriti na koju naponsku mreţu je moguće priključenje. Električna energija proizvedena u generatoru ima 400 V, pa bi najjednostavnija bila isporuka u lokalnu niskonapansku mreţu. MeĎutim, ovo je moguće samo za proizvoĎače veoma male snage (npr. desetak kW e), za šta je potrebna posebna saglasnost elektrodistribucije. Praksa je da se decentralizovane elektrane, kao što su biogas postrojenja, povezuju na srednjenaponsku (10, 20 kV). Za to je potrebna izgradnja trafo-stanice sa transformatorom. Uslove i naponsku mreţu gde bi se obavilo priključenje definiše elektrodistribucija, a na to najviše utiču snaga postrojenja i konzum električne energije iz te naponske mreţe. Nakon transformatora, električnu energiju visokog napona potrebno je transportovati do mesta priključenja. Zato je razdaljina od postrojenja do mesta priključka veoma bitna, jer potencijalno visoke troškove izgradnje električnih vodova snosi investitor. Zbog transporta supstrata i ostatka fermentacije, lokalni putevi po mogućstvu treba da su u blizini. Tada je potrebno da se izgradi samo kratka deonica puta (nekoliko desetina ili stotinu metara), do biogas postrojenja. Time se ne bi značajno povećala investicija za infrastrukturu. Priključak za vodu je neophodan da se obezbedi dovoljna količina vode za sve neophodne radnje na i oko postrojenja, ali i proces proizvodnje biogasa. To ne mora da bude nuţno voda iz vodovoda, nego npr. i voda iz bunara. Biogas postrojenje treba da se izgradi što je bliţe moguće mestu nastanka ili proizvodnje supstrata. Ako se kao supstrat koristi stajnjak, biogas postrojenje trebalo bi da bude u blizini staja, ili mesta za njegovo odlaganje, te da se transport obavlja pumpama ili drugim transportnim sredstvima za mala rastojanja. TakoĎe, i trenč-silos mora da se nalazi 95

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine što bliţe postrojenju. Ukoliko se silaţa doprema sa drugog imanja, transportni troškovi mogu značajno da utiču na porast cene supstrata. Iskorišćenje toplotne energije sa biogas postrojenja treba da je što veće, a za to je potrebno da su potencijalni korisnici toplotne energije u neposrednoj blizini. MeĎutim, biogas postrojenja se često nalaze veoma udaljeno od stambenih kvartova. Najpovoljniji slučaj jeste da se na lokaciji biogas postrojenja izgradi procesno postrojenje sa što ujednačenijim potrebama za toplotnom energijom u toku godine, a potrebe su tolike da se iskoristi celokupna količina preostale količine toplotne energije na biogas postrojenju. Veličina lokacije treba da je dovoljna za sve delove biogas postrojenja (fermentori, rezervoari, kogenerativno postrojenje), ali i za transport i manipulaciju supstrata koji se koriste. Zato je veličina lokacije svakog postrojenja specifična, a najviše zavisi od tehničkotehnološkog koncepta postrojenja i supstrata koji se koriste. Prema Al Seadi et al. (2008) postrojenje veličine 500 kW e zahteva površinu od 8.000 m2. Kada se kao supstrat koristi silaţa kukuruza, za grubu procenu površine lokacije u obzir mora da se uzme i površina trenč-silosa. Prema Al Seadi et al, (2008), površina lokacije za celo biogas postrojenje dvostruko je veće od površine trenč-silosa. površina silosa (m2) = masa supstrata u silosu (t) / [gustina supstrata u silosu (t/m3) x visina silosa (m)]

7.1.6 Primer Tačniji proračun za veličinu postrojenja i pratećih parametara sprovodi se prema navedenim principima i formulama u potpoglavljima 7.1.1 do 7.1.5. Na ovom primeru će biti prikazano kako brzo moţe da se proceni veličina biogas postrojenja i drugih parametara. Za to se koriste orijentacione vrednosti iz priloga I. Poljoprivrednik ima govedarsku farmu različite strukture i uzrasta ţivotinja, sa oko 800 uslovnih grla (UG je ţivotinja mase 500 kg). Primenjuje se prostirka od slame i mehaničko izĎubrivanje, a udeo slame u ukupnoj masi je 5 %. Dobija se, uslovno rečeno, čvrsti stajnjak sadrţaja vlage oko 80 %. Ako se usvoji da 1 UG goveda obezbeĎuje instaliranu električnu snagu kogenerativnog postrojenja od 0,11 kW e, za datu farmu u ovom primeru to je onda 90 kW e. Godišnja proizvodnja električne energije je 720 MWhe, za rad kogenerativnog postrojenja nominalnom snagom 8.000 h godišnje. Pod uslovom da kogenerativno postrojenje sadrţi oba razmenjivača toplote, godišnje se proizvede oko 800 MWh toplotne energije. Od ove količine treba da se odbije najviše 30 % toplotne energije, potrebne za zagrevanje fermentora. Tada je na raspolaganju 570 MWht, a koja količina će se iskoristiti zavisi prvenstveno od načina, ali i trajanja i intenziteta konzuma toplotne energije. U slučaju da investitor ţeli da poveća snagu postrojenja koristiće silaţu kukuruza. Za proizvodnju silaţe kukuruza sa 50 ha, uz prosečan prinos 50 t/ha, instalirana električna snaga se povećava za dodatnih 110 kWe (ukupno 200 kW e). Tada je proizvodnja električne energije 1.600 MWhe/god, a preostala toplotna energija je 1.260 MWht/god. Zapremina fermentora je 1.600 m3 kada se koristi samo goveĎi stajnjak kao supstrat. To je izračunato da je za 100 UG potrebna zapremina fermentora oko 200 m3, a za dodatnu količinu silaţe kukuruza se zapremina fermentora povećava na 2.400 m3. Iako je zapremina silaţe kukuruza znatno manja od stajnjaka, zapremina fermentora se povećala čak za polovinu, zbog duţeg hidrauličkog retencionog vremena silaţe kukuruza. Godišnje 96

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine količine ostatka fermentacije u ova dva slučaja su 12.700 t i 14.500 t. Zapremine rezervoara za ostatak fermentacije za jednogodišnje skladištenje iznose u ova dva slučaja 14.000 i 16.000 m3. Ovo je izračunato na bazi orijentacione vrednosti da se goveĎi stajnjak razloţi oko 5 %, a silaţa kukuruza 25 %. Potrebna zapremina trenč-silosa za godišnju količinu silaţe kukuruza 2.500 t je 3.600 m3, pošto je gustina skladištenja silaţe oko 0,7 t/m3. Maksimalni nivo ispune trenč-silosa je 3 m, pa je potrebna površina za izgradnju trenč-silosa procenjena na oko 1.500 m2. Tab. 7.1 Veličina postrojenja i bilansi energije za proizvodnju biogasa iz goveĎeg čvrstog stajnjaka, uz mogućnost korišćenja silaţe kukuruza Sirovina Broj UG Količina stajnjaka, t/god Silaţa kukuruza, t/god (ha) Ukupno supstrata, t/god Nominalna električna snaga, kW e Proizvodnja električne energije, MWhe/god Preostala toplotna energija, MWht/god Ostatak fermentacije, t/god Veličina fermentora, m3 Zapremina rezervoara za ostatak fermentacije, m3 Zapremina trenč-silosa, m3 Površina lokacije, m2

800 13.200 – 13.200

GoveĎi stajnjak + silaţa kukuruza 800 13.200 2.500 (50) 15.700

90

200

720

1.600

570

1.260

12.700 1.600

14.500 2.400

14.000

16.000

– 1.500

3.600 3.000

GoveĎi stajnjak

Investitor treba paţljivo da donese odluku za koliko da poveća veličinu postrojenja korišćenjem dodatne silaţe kukuruza. U ovom slučaju je to na 200 kWe. MeĎutim, moguće je da se desi da na trţištu ne postoji kogenerativno postrojenje baš ove snage ili da npr. cena nije odgovarajuća. Moguće je da na trţištu nabavi kogenerativno postrojenje nešto veće ili manje snage od odabranog, koji je jevtiniji, istog ili drugog proizvoĎača. Tada se odabira jedinica prve najbliţe snage, koji po ceni više odgovara. Proračuni drugih parametara postrojenja ponavljaju se za izmenjene uslove.

7.2 Izrada prethodne studije ekonomske izvodljivosti Finansijska ocena proizvodnje i korišćenja biogasa, od odlučujućeg je značaja za svakog investitora, pa i društvo u celini. Zato se prvenstveno sprovodi prethodna studija ekonomske izvodljivosti. U njoj se koriste podaci iz prethodne studije tehničke izvodljivosti (potpoglavlje 7.1), kojom se postrojenje okvirno dimenzioniše da bi se odredila visina investicije. Prethodnom studijom tehničke izvodljivosti definišu se i svi parametri iz kojih se odreĎuju potencijalni troškovi, prihodi ili uštede tokom rada biogas postrojenja. Da bi se sprovela prethodna studija ekonomske izvodljivosti, potrebno je da se razmotre investicije za izgradnju, kao i svi mogući troškovi i prihodi tokom rada biogas postrojenja. Zatim će se prikazati kako se odreĎuje ukupna investicija, prema specifičnim 97

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine investicijama za razne veličine biogas postrojenja. Zatim, prikazaće se i struktura investicije za pojedine delove biogas postrojenja, te smernice za njihovo odreĎivanje. Biće navedeni i potencijalni troškovi i prihodi (uštede) tokom rada biogas postrojenja. Na kraju će biti prikazan princip po kojem se sprovodi finansijska ocena, odnosno kako se ocenjuje ekonomska izvodljivost. U Prilogu II će se prikazati rezultati finansijske ocene za tri biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e, za koje su korišćeni principi prikazani u ovom potpoglavlju.

7.2.1 Visina investicije Visina investicije umnogome utiče na finansijsku ocenu, pa je bitno da se u svakoj oceni u obzir uzmu sva investiciona ulaganja za izgradnju postrojenja. Vrednost specifične investicije (po kW instalirane električne snage, izraţeno u €/kW e), za biogas postrojenja opada sa povećanjem snage kao i za većinu drugih energetskih postrojenja. U Anonim (2009e), prikazani su podaci na osnovu kojih je moguće da se odredi odnos specifične investicije za postrojenja 100, 500 i 1.000 kW e, kao 100:65:50. Dakle, pri desetostruko većoj nominalnoj snazi, vrednost specifičnih investicionih ulaganja je prepolovljena. To su noviji podaci o visinama investicije, koji mogu da se koriste kao relevantni za 2011. godinu. Na sl. 7.1 i 7.2 prikazani su podaci iz dva različita izvora literature, o vrednostima specifičnih investicija za biogas postrojenja u Nemačkoj. Prva slika prikazuje vrednosti specifične investicije za razne opsege snage, dok druga specifične investicije za 61 biogas postrojenje koja su u pogonu u Nemačkoj.

Sl. 7.1 Specifične investicije za biogas postrojenja u Nemačkoj, prema opsegu snage (Nill i Wilfert, 2008) U oba slučaja uočava se da postoje značajne razlike u cenama za postrojenja istih ili pribliţno istih snaga. To je realno, s obzirom da to zavisi od tehničko-tehnološkog koncepta postrojenja, na primer, da li je obuhvaćena i oprema za korišćenje toplotne energije, preradu ostatka fermentacije itd. Treba uzeti u obzir da je poslednjih godina došlo do enormnog porasta interesovanja za izgradnju biogas postrojenja, pa su porasle i cene. Tako Briese (2008), od koga je sl. 7.1 i preuzeta, navodi raspon cena 3.500 do 4.500 €/kW e. Tolika vrednost specifične investicije, sa postojećim feed-in tarifama u Srbiji, verovatno ne bi mogla da rezultuje ostvarenjem pozitivnih ekonomskih pokazatelja. Sa 98

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine druge strane, za domaće investitore, prema uslovima u Srbiji, moţe da se računa na niţe vrednosti investicije od prikazanih, zbog angaţovanja domaće operative za graĎevinske radove i niţih troškova radne snage. Podaci na sl. 7.2 takoĎe pokazuju značajne razlike u cenama. Na osnovu prikazane jednačine za reprezentativnu liniju, dobijenu regresionom analizom, vrednost specifične investicije za postrojenje snage 150 kW e je 3.439 €/kW e, za 500 kWe je 3.057 €/kW e, a za 1.000 kW e to bi bilo 2.512 €/kW e.

Sl. 7.2 Specifične investicije za 61 biogas postrojenje u Nemačkoj (Anonim, 2009e) Struktura investicije – U tab. 7.2 je naveden primer strukture ukupne investicije za postrojenje veličine 300 kW e, a podaci su zasnovani na brojnim postrojenjima izgraĎenim u Nemačkoj. Razmatra se amortizacioni period od 21 godine, a odnosi se zapravo na vek od 20 godina. Dodatna godina je uzeta zbog trajanja gradnje, perioda puštanja u pogon i dostizanja rada punim kapacitetom. Dodatna godina je uzeta i za slučaj kogenerativnog postrojenja i mašina, čiji je amortizacioni period zapravo 6 godina. Ovo je neophodno, jer se period otplate kredita računa od njegovog uzimanja, a ne od početka rada biogas postrojenja. Tab. 7.2 Struktura investicije, amortizacioni period i amortizacione stope, primer postrojenja snage 300 kW e (Briese, 2008) Investicioni trošak Zemljište Fermentor Kogenerativno postrojenje GraĎevine i silos Priključak na el. mreţu Ostali priključci Ostale mašine Infrastruktura Projektovanje i dozvole

Udeo u ukupnoj investiciji, % 3,6 30,6 21,7 24,0 6,5 7,8 1,1 2,2 2,5

Amortizacioni Amortizaciona period, a stopa, % – – 21 4,76 7 14,29 21 4,76 21 4,76 21 4,76 7 14,29 21 4,76 21 4,76

Na sl. 7.3 prikazan je još jedan primer strukture investicije, zasnovan na iskustvima u Austriji. Moţe se zaključiti, da su udeli investicija za pojedine delove biogas postrojenja različiti od slučaja do slučaja, a zavise i od raznih uslova u nekom regionu. 99


Sl. 7.3 Struktura investicije za biogas postrojenja snage 500 kW e, na bazi supstrata silaţe i tečnog stajnjaka (Anonim, 2009d) U daljem tekstu je objašnjeno kako se odreĎuju visine investicija za pojedine delove biogas postrojenja. Struktura investicije je za svako postrojenje različita, jer neka postrojenja ne moraju da imaju sve navedene vrste opreme. Razlozi su drugačiji tehničkotehnološki koncepti postrojenja, mogućnosti plasmana proizvedene energije, skladištenje i manipulacija supstrata itd. Treba i da se uzme u obzir, da osim prikazanih, za svako postrojenje mogu da postoje i specifični investicioni troškovi. Primer za takvu vrstu troškova je oprema za iskorišćenje toplotne energije, kada je osim razmenjivača toplote potrebno da se investira i u trase toplovoda, grejna tela, sušare i slično. Zemljište – Mnogi investitori ne uzimaju u obzir trošak zemljišta za smeštaj biogas postrojenja. Investitor zemljište uglavnom već poseduje, ali za korektan proračun se i ovaj trošak razmatra, jer ima svoju vrednost, na primer 1 do 3 €/m2. Za postrojenje veličine 500 kW e, uzimajući u obzir i prostor za smeštaj trenč-silosa za silaţu kukuruza, potrebna površina iznosi oko 8.000 m2. Prema tome, vrednost investicije za zemljište je 8.000 do 24.000 €. Treba dobro da se razmotri, da li sve treba da se pripiše investiciji za izgradnju biogas postrojenja, jer je skladište za stajnjak potrebno i inače, a isto tako i prostor za trenč-silos ukoliko imanje ima stočarstvo. Fermentor – Ovde su obuhvaćene investicije za fermentor sa pratećom opremom u vidu izolacije, grejanja, mešalica, pumpi i cevovoda. U zavisnosti od tehničko-tehnološkog koncepta, biogas postrojenje moţe da ima dva ili više fermentora, različitih tipova (horizontalni ili vertikalni, čelični ili betonski). Način privremenog skladištenja biogasa takoĎe značajno moţe da utiče visinu investicije za fermentor. Zato specifične investicije za fermentor mogu znatno da variraju, a opseg je 50 do 200 €/m 3. Udeo ove investicije u ukupnoj obično je u opsegu 20 do 50 %. GraĊevine i silos – Pod graĎevinom se smatraju objekti sa potrebnom opremom, osim fermentora, koji sluţe za skladištenje i manipulaciju stajnjaka i silaţe. Tu spadaju trenč-silos za silaţu kukuruza, predjama za stajnjak, mešač sveţih supstrata, rezervoar za skladištenje ostatka fermentacije. Kada kogenerativno postrojenje nije u kontejnerskoj izvedbi, predviĎa se i izgradnja mašinske kućice za smeštaj motora sa generatorom i razmenjivačima toplote. IzgraĎuje se i objekat za smeštaj kontrolno-upravljačke jedinice celog biogas postrojenja. Investicija za graĎevine i silos obično je u visini investicije za fermentor.

100

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Dozator za ĉvrsti supstrat – Ukoliko se biogas proizvodi iz čvrstog supstrata, npr. silaţe kukuruza, neophodno je da postrojenje ima i dozator koji u odreĎenim vremenskim intervalima ovu masu ubacuje u fermentor. Prema Anonim (2009e), udeo investicije za ovu vrstu opreme najčešće je oko 5 % od ukupne, a moţe da dostigne i 10 %. Za biogas postrojenja veličine 150, 300 i 500 kW e, koja koriste isključivo silaţu kukuruza, okvirne cene za dozator iznose oko 25.000, 45.000 i 65.000 €. Kogenerativno postrojenje – Specifične investicije za kogenerativno postrojenje po instaliranoj električnoj snazi mogu da budu veoma različite, a zavise od proizvoĎača i nivoa opreme koje sadrţi. Najskuplja varijanta je kupovina u kontejnerskoj izvedbi, sa svom potrebnom opremom i razmenjivačima toplote. Tada investicija moţe da bude i dvostruko viša nego u slučaju kada se kupuje samo motor sa generatorom. Na sl. 7.4 su prikazane visine specifičnih investicija za kogenerativna postrojenja, za ista biogas postrojenja prikazana na sl. 7.2. Prema dobijenoj reprezentativnoj liniji, moţe grubo da se proceni visina investicije za kogenerativno postrojenje.

Sl. 7.4 Specifične investicije za kogenerativna postrojenja u Nemačkoj (Anonim, 2009e) Prikljuĉak na elektriĉnu mreţu – Ovom stavkom obuhvaćeni su svi troškovi koji nastaju zbog povezivanja na javnu elektrodistributivnu mreţu. Predstavljaju značajnu stavku, a razlikuju se od slučaja do slučaja jer zavise od električne snage postrojenja, naponske mreţe na koju se postrojenje priključuje, udaljenosti od mesta priključenja. Za to su potrebne investicije za transformatorsku stanicu sa transformatorom, električne vodove sa banderama, opremu za merenje količine isporučene i procesne električne energije, zaštitnu opremu i drugu infrastrukturu. Transformatorska stanica sa transformatorom i opremom za postrojenje veličine 500 kW e košta od 20.000 do 35.000 €, a 1 km dalekovoda do mesta priključenja na srednjenaponsku mreţu 10 ili 20 kV iznosi 20.000 do 45.000 €. Iz toga sledi da za biogas postrojenja koja su udaljenija od mesta priključenja, ova stavka moţe da iznosi i do 200.000 €. Infrastruktura i ostali prikljuĉci – Obuhvata graĎevinske radove za izgradnju pristupnih puteva, priključaka za vodu, nabavku i montaţu električnih instalacija i kontrolno-upravljačkih ureĎaja. Visina ove investicije je uporediva s investicijom za priključenje na električnu mreţu. Ostale mašine – To su, na primer, univerzalni manipulator ili traktor sa prednjim utovarivačem za manipulaciju sirovine. Investicija za ove mašine moţe da se smatra kao celokupna, kada se one koriste isključivo za rad na biogas postrojenju. Samo deo investicije se računa kada se one koriste i za druge poslove na farmi. Kod biogas 101

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine postrojenja manjih veličina, zbog manjeg obima posla, ove mašine se koriste za rad i u drugim objektima. Investicija za silaţni kombajn računa se ukoliko ona nije uključena u troškove pripreme silaţe. Projektovanje i dozvole, ostalo – Ove vrste troškova treba obavezno da se predvide. Podrazumeva troškove u vezi s uslugama konsultanata, planiranjem, projektovanjem, izradom studija izvodljivosti, izradom tehničke dokumentacije, puštanjem u pogon. Tu spadaju i troškovi za dobijanje potrebnih dozvola i drugi administrativni troškovi. Za manja postrojenja računa se da je to oko 3 % od ukupne investicije, a za veća nešto manje. 7.2.2 Troškovi biogas postrojenja Ovde su prikazani najvaţniji troškovi koji nastaju pri radu poljoprivrednih biogas postrojenja. Generalno, troškovi rada biogas postrojenja mogu da se podele na troškove osnovnih sredstava (amortizacija, kamate, odrţavanje i osiguranje), troškove za nabavku supstrata i pogonske troškove (procesna energija, radna snaga, transport, popravke, potrošni materijal, analize). Specifični trošak koji moţe da se razmatra je zbog zbrinjavanja postrojenja nakon radnog veka. Amortizacija – Korektno je, ali i jedino ispravno, da se proračun amortizacije sprovodi prilikom bilo kojeg investiranja. To je bitno u slučaju izgradnje biogas postrojenja, pošto se vek projekta računa sa 20 godina, a većina opreme osim graĎevinskih objekata ima radni vek kraći od 20 godina i računa se na njihovu zamenu posle nekoliko godina rada. Proračunom amortizacije obezbeĎuje se odrţivo poslovanje, a sprovodi se i u slučaju kada se dobijaju nepovratna sredstva (subvencije). Potrebno je da se zbog gubitka vrednosti novca vodi računa i o inflaciji, da bi nakon amortizacionog perioda na raspolaganju bilo dovoljno sredstava za novu opremu po povišenim cenama. Uobičajeni periodi amortizacije za pojedine delove biogas postrojenja navedeni su u tab. 7.2. GraĎevinski objekti i druga infrastruktura računa se da ima radni vek od 20 godina, dok mašine i kogenerativno postrojenje radni vek od 7 godina. MeĎutim, vrednosti za amortizacioni vek za kogenerativno postrojenje su uprosečene, a za svaki projekat treba posebno da se razmotre, naročito za kogenerativna postrojenja. Prema Anonim (2009e), zbog različite duţine radnog veka, komponente biogas postrojenja dele se na graĎevine, tehniku i kogenerativna postrojenja. Amortizacioni period za graĎevinu je 20, za mašine 10, za gasne Otto motore 7 i dizel motore s inicijalnim paljenjem 4 godine. Kamate – Za izgradnju biogas postrojenja mogu da se koriste sopstvena ili pozajmljena sredstva od banaka ili fondova. Kamata se obračunava ne samo na pozajmljena sredstva iz banaka, već i na sopstvena. Jedina razlika meĎu navedenim izvorima finansiranja je u visini kamata. Za sopstvena sredstva računa se ona visina kamate, po kojoj bi sopstvena sredstva mogla da se oroče u banci. Po pravilu, ove kamate su niţe nego na pozajmljena sredstva. MeĎutim, u mnogim zemljama na raspolaganju su posebno povoljni krediti, pa je korišćenje sopstvenih sredstava čak nepovoljnije. Na primer, investitor moţe da za oročena sredstva dobija kamatu na godišnjem nivou 6 %, a na kreditna sredstva plaća 5,2 %. Ipak treba sve dobro da se razmotri, jer banke mogu ugovorom da predvide i druge troškove, te da efektivna kamata bude i znatno veća. Uslovi kreditiranja u Srbiji su različiti, a detaljnije su opisani u poglavlju 8. Visina kamate zavisi od visine investicije i vremena povrata. Za proračun troškova za sopstvena sredstva računa se samo kamata, dok se za pozajmljena sredstva uračunavaju i glavnica i kamata.

102

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Odrţavanje – Ubrajaju se svi troškovi redovnog odrţavanja delova biogas postrojenja. Najveći broj ovih troškova moţe unapred da se proceni. Na osnovu podataka velikog broja postrojenja u Nemačkoj, godišnji troškovi odrţavanja su 2 do 3,5 % od ukupne investicije (Anonim, 2005), a izuzetno, za manja postrojenja, i do 5 %. Osiguranje – Investitor odlučuje o tome šta će i koliko da osigura. Poţeljno je da se sklopi ugovor o osiguranju postrojenja od elementarnih nepogoda i poţara, ali i osiguranje imovine i lica. Obračun troška za osiguranje na godišnjem nivou najčešće se izraţava u odnosu na ukupnu investiciju, na primer 0,5 %. Nabavka supstrata – Često predstavlja najveći udeo troškova, naročito u slučaju kada se kao supstrat koristi silaţa kukuruza. Za stajnjak sa sopstvene farme, računa se da je njegova cena jednaka nuli. Samo u izuzetnim slučajevima stajnjak se kupuje ili čak dobija odreĎeni novac za njegovo odnošenje sa druge farme, a svakako je potrebno da se uračunaju transportni troškovi. Nakon fermentacije, na raspolaganju je gotovo celokupna količina biomase i mineralnih materija u ostatku fermentacije. Ostatak fermentacije je „sazreo“ u biogas postrojenju i moţe da se primeni kao Ďubrivo za distribuciju na njivama, pa se opravdano smatra, da biogas postrojenje doprinosi njegovom kvalitetu. Za stajnjak moţe da se računa čak i bonus, jer bi za „sazrevanje“ bilo potrebno predvideti druge troškove (skladištenje, manipulacija). Na farmama koje nemaju dovoljno grla stoke, a time ni dovoljno stajnjaka, za ostvarenje minimalne isplative veličine (150 kW e), rukovaoci biogas postrojenja odlučuju se za korišćenje silaţe kukuruza kao supstrata zbog povećanja veličine postrojenja. Cena silaţe zavisi od mnogo faktora, a najviše od troškova proizvodnje. U Srbiji, troškovi proizvodnje za silaţu cele biljke kukuruza iznose oko 600 €/ha. Dodatni trošak predstavljaju transportni troškovi, zbog udaljenosti parcele i biogas postrojenja, odnosno mesta siliranja. Prinos silaţe kukuruza u mlečno-voštanoj zrelosti je 40 do 50 t/ha. Još viši prinosi mogu da se ostvare primenom navodnjavanja, ali tada i ove dodatne troškove treba uzeti u obzir. Vrlo je bitno da se napomene, da je pogrešno da se za trošak nabavke silaţe računaju samo proizvodni troškovi. Jedan način za proračun realne cene je poreĎenje sa zaradom, koja bi na osnovu prinosa i cene na trţištu, bila ostvarena proizvodnjom zrna kukuruza. U tom slučaju potrebno je da se odbiju troškovi za sušenje. Uprošćena procena moţe da se ostvari multipliciranjem troškova proizvodnje i srednjeg odnosa troškova proizvodnje i ostvarenog prihoda prodajom proizvoda (npr. 1,8). Dakle, ukoliko su troškovi proizvodnje silaţe kukuruza 14 €/t, cena bi bila oko 25 €/t. Ovoj ceni treba dodati i trošak spremanja, čuvanja i izuzimanja, koji je oko 2 €/t. Time se dolazi do stvarnog troška za nabavku silaţe kukuruza za proizvodnju biogasa u Srbiji, oko 27 €/t. S ovom cenom je potrebno da se računa, bilo da se silaţa kukuruza proizvodi na sopstvenim poljima ili da se kupuje. Pored silaţe kukuruza, mogu da se koriste i druge sirovine kao što su silaţa trave, suncokreta, tritikale, sudanske trave, sirka šećerca, glava i list šećerne repe itd. Kombinacijom ovih biljnih vrsta sa silaţom kukuruza, moguće je da se ostvare i dve ţetve godišnje, što se sprovodi i u klimatski manje pogodnim regionima od Vojvodine. Tada računica za trošak supstrata postaje još sloţenija, ali se postiţu niţi troškovi za nabavku supstrata. Procesna energija – Za rad biogas postrojenja potrebno je da se predvide električna i toplotna energija. U zavisnosti od tipa, veličine i tehničkog koncepta biogas postrojenja (snage elektromotora za pogon raznih mašina), procesna električna energija nekad iznosi čak i 20 % od proizvedene. U većini slučajeva se ova električna energija preuzima iz mreţe, jer je njena cena niţa od feed-in tarifa. Zbog toga je manje ekonomično da se

103

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine koristi deo proizvedene električne energije na biogas postrojenju. Cena zavisi od obračunske snage, tarife za dnevni i noćni rad i dr. Iako je za efikasno odvijanje procesa anaerobne fermentacije potrebno da se zagreva fermentor, često se potrebna toplotna energija, koja maksimalno dostiţe i 30 % od proizvedene količine, ne računa kao trošak. To je potrebno jedino u slučaju kada je moguće da se iskoristi celokupna proizvedena količina. To je vrlo redak slučaj, a tada se kao trošak računa samo toplotna energija koja nije mogla da se proda u tom periodu. Dodatni trošak je i električna energija za pogon ventilatora vazdušnog razmenjivača toplote kojim se rashlaĎuje voda iz hladnjaka gasnog motora i predaje okolini. Radna snaga – Najčešće, radnici koji opsluţuju, odrţavaju, kontrolišu i upravljaju biogas postrojenjem obavljaju i druge poslove na samom imanju ili farmi. Ovo je i praktično, jer je dnevno angaţovanje na biogas postrojenju ovih radnika samo delimično (sl. 7.5). Prikazane vrednosti na slici su prosečne u toku godine, pa je potrebno da se u obzir uzme da je za pojedine aktivnosti potrebno više radnika istovremeno. Proseĉno dnevno angaţovanje, h

3,5

3,1

3

2,5

2,5

2,2

2 1,5 1

1,2 0,8

0,9

0-40

>40-80

0,5 0 >80-150

>150-250 >250-400

>400

Elektriĉna snaga postrojenja, kW

Sl. 7.5 Prosečno dnevno angaţovanje radnika na biogas postrojenju, u zavisnosti od njegove veličine (Briese, 2008) Jedan do tri radnika treba da su tehnički obučeni i kvalifikovani za odgovornu funkciju kontrole procesa anaerobne fermentacije, te eventualnog upravljanja njime. Potrebno je i da se povremeno sprovode operacije izuzimanja i doziranja silaţe kukuruza, kao i redovno odrţavanje i sitne popravke. Trošak za ovakvu radnu snagu procenjuje se prema angaţovanju i ceni časa rada, koja najviše zavisi od potrebne kvalifikacije radnika. Transport – Posebno se razmatraju troškovi transporta, na primer, zbog zbrinjavanja ostatka fermentacije. Oni bi mogli da se procene na 0,2 do 0,3 € po toni i kilometru. U najvećem broju slučaja to je materijal koji se distribuira na vlastite njive, kao stajnjak, te se tada ovaj trošak ne uzima u obzir. Popravke – Manje i jednostavnije popravke većinom sprovode redovno zaposleni radnici na biogas postrojenju, a veće odrţavanje i remont se po potrebi poverava drugim firmama. Za veće popravke se zato troškovi dele na troškove za zamenu havarisanih delova i troškove radne snage. Cenu za časovno angaţovanje radnika odreĎuje firma koja pruţa uslugu. Potrošni materijal i drugo – Ovde se ubrajaju troškovi za potrošne materijale koji ne spadaju u popravke, a to su ulje i filteri za motor, svećice, utrošak vode itd. Trošak dizel goriva, ukoliko se koristi dizel motori s inicijalnim paljenjem, bio bi najznačajniji pošto se oko 10 % ukupne električne energije u ovom tipu motora proizvede od dizel goriva. Analize – Ovde su svrstani troškovi za sprovoĎenje neophodnih analiza supstrata i ostatka fermentacije. Time se redovno prati stabilnost procesa anaerobne fermentacije i 104

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine stepen razgradnje supstrata u postrojenju. Analize se obično sprovode mesečno ili nekoliko puta godišnje, u odgovarajućoj laboratoriji u okviru biogas postrojenja ili izvan njega. Kada se koriste usluge laboratorije, troškovi iznose oko 200 € po uzorku, a poţeljno je da se iz svakog fermentora uzme po jedan. Godišnji troškovi za analize zavise od broja fermentora i učestalosti sprovoĎenja analiza. Udeo pojedinih troškova – Primer udela pojedinih u ukupnim troškovima rada biogas postrojenja snage 500 kW e, bez troška amortizacije i kamata, dat je na sl. 7.6.

1% 5%

5% 8% 8%

57% 16%

Analiza Administrativni toškovi Osiguranje Električna energija Radna snaga Odrţavanje Supstrat

Sl. 7.6 Udeo pojedinih troškova rada biogas postrojenja 500 kW e, koje kao supstrat koristi čvrsti stajnjak i silaţu (Anonim, 2009d)

7.2.3 Prihodi biogas postrojenja Poţeljno je i potrebno da svaki investitor razmotri mogućnosti za ostvarenje i dodatnih prihoda osim od prodaje električne energije, a to su prihodi od plasmana toplotne energije i od plasmana ostatka fermentacije kao Ďubriva. Primer specifičnog prihoda koji moţe da se ostvari jeste zbrinjavanje organskog otpada iz neke fabrike u biogas postrojenju koji se koristi kao kosupstrat, za čega vlasnik postrojenja dobija nadoknadu. Elektriĉna energija – U velikom broju slučajeva, na biogas postrojenju se prihod ostvaruje jedino od prodaje električne energije. Prodajom električne energije proizvedene iz biogasa po redovnim cenama, koje nisu subvencionisane, skoro sigurno ne bi bilo isplativo. Uslovi za ekonomski opravdanu proizvodnju stekli su se tek donošenjem odgovarajućih uredbi Republike Srbije (Anonim, 2009b, 2009c). Drugom od navedenih uredbi definisana je povlašćena cena električne energije, koja se plaća za isporučenu električnu energiju u javnu mreţu. Cena zavisi od veličine postrojenja, a prikazana je u tab. 7.3. Tab. 7.3 Cene električne energije biogas postrojenja (Anonim, 2009c) P

Cena, ct/kWhe do 0,2 MW 16,0 od 0,2 MW do 2 MW 16,444 – 2,222xP preko 2 MW 12,0 P– nominalna električna snaga postrojenja u MW U mnogim zemljama EU postoje ove povlašćene cene, ali se razlikuju značajnije po načinu izračunavanja u zavisnosti od nominalne snage postrojenja, korišćenog supstrata. Osim toga, predviĎeni su i tehnološki bonusi, zatim bonusi zbog doprinosa zaštiti okoline i 105

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine iskorišćenja toplotne energije. Osim što se očekuje i potrebno je, da Srbija ima sloţeniji sistem proračuna feed-in tarifa. Za to treba detaljno da se razmotri strategija daljeg razvoja biogas tehnologije u Srbiji, odnosno tempo izgradnje biogas postrojenja ubuduće. Na primer, opšte je poznato da je specifična visina investicija za postrojenja male snage veoma visoka, a takva postrojenja bila bi na manjim farmama. Manje farme obično nemaju dovoljan broj stoke, a time ni dovoljno stajnjaka, za postrojenje veličine za koju će specifična investicija biti prihvatljiva (minimalno 150 kW e), a time i mogućnost da rade isplativo. MeĎutim, moguće je da postoji strategija na nivou drţave, da se zbog doprinosa zaštiti ţivotne sredine i veće proizvodnje energije iz biogasa, iskoriste potencijali i sa manjih farmi. Tada treba da se za električnu energiju iz biogasa na manjim postrojenjima i isključivo od stajnjaka definiše poseban bonus. Vrlo značajnu ulogu pri ostvarivanju prihoda od prodaje električne energije ima iskorišćenje snage kogenerativnog postrojenja. Količina proizvedenog biogasa i njegov kvalitet mogu da se menjaju u toku godine, jer zavise od brojnih parametara procesa. Prosečna snaga motora na godišnjem nivou se pri tome menja, a time i isporučena količina električne energije. TakoĎe, periodično se obavljaju poslovi redovnog odrţavanja (npr. zamena ulja i svećica), pa u to vreme motor ne radi. Jednom godišnje se obavlja veći remont, te i tada motor ne radi, a električna energija se ne isporučuje. Sve ovo utiče na smanjenje isporučene energije u odnosu na proizvod nominalne električne snage i godišnjeg broja časova od 8.760, pa se zato u obzir uzima oko 8.000 h/god rada pri nominalnoj snazi. Motor SUS kogenerativnog postrojenja radi konstantnim brojem obrtaja, a podešen je tako da radi u području najmanje specifične potrošnje. Kogenerativno postrojenje moţe da radi i sa većom snagom u odnosu na nominalnu, ali se tada povećava specifična potrošnja biogasa, za oko 10 %. Ova mogućnost moţe da se iskoristi u slučaju povećane proizvodnje biogasa, čime se dobija i povećana proizvodnja električne energije. Time moţe da se ostvari prosečno godišnje iskorišćenje nominalne snage kogenerativnog postrojenja i preko 100 %. To predstavlja prednost, jer je moguće da se iskoristi i konvertuje u energiju količina biogasa koja se privremeno skladišti tokom prekida zbog odrţavanja i remonta. Zaključak je da ne bi bilo pogrešno da se proizvedena i isporučena električna energija dobije mnoţenjem nominalne električne snage i 8.760 časova, ali treba da se zbog sigurnosti smanji za oko 10 %. Toplotna energija – Drugi izvor prihoda moţe da bude plasman toplotne energije, dobijene od rashladne tečnosti motora i produkata sagorevanja motora. Plasirana toplotna energija moţe da se računa kao prihod u slučaju da se prodaje drugom potrošaču. Ušteda se računa u slučaju da se na sopstvenoj lokaciji i za sopstvene potrebe zamenjuje druga vrsta goriva, na primer, prirodni gas. Količina toplotne energije je obično za 10 do 30 % veća od količine električne. Jedan deo te energije, maksimalno oko 30 %, koristi se za zagrevanje fermentora. Preostala količina na raspolaganju je za druge potrebe. MeĎutim, poljoprivredna biogas postrojenja uglavnom su udaljena od industrijskih i stambenih objekata, pa je za iskorišćenja toplotne energije potrebno dodatno investirati. Najperspektivnija mogućnost za iskorišćenje toplotne energije jeste kada u neposrednoj blizini biogas postrojenja postoji potrošač s ujednačenim potrebama u toku godine. Takvi potrošači su sa tehnološkim potrebama, a dobra mogućnost bila bi proizvodnja bioetanola. Mogućnosti za iskorišćenje toplotne energije su i za grejanje stambenog ili poslovnog prostora u neposrednoj blizini farme, ali i staja na samoj svinjogojskoj farmi. Često preostala količina toplotne energije, čak i u periodu kada postoji potreba za grejanjem, značajno prevazilazi potrebnu. Tada se, na primer, razmatra mogućnost da se pored 106

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine farme i biogas postrojenja izgrade staklenici/plastenici. Generalni problem za iskorišćenje toplotne energije proizvedene u kogeneraciji, jeste neujednačenost potreba za grejanjem tokom godine i zbog prioritetne proizvodnje električne energije, čime nije moguće da se smanji proizvodnja toplotne energije. Grejna sezona traje oko 4.500 sati, a postoje i dnevne neujednačenosti zbog promenljivih vremenskih prilika. Za veće iskorišćenje toplotne energije, tokom letnjih meseci kada ne postoji potreba za grejanjem, razmatra se mogućnost proizvodnje rashladne energije, primenom apsorpcionih ureĎaja (čilera). To je moguće, na primer, za hlaĎenje mleka. Ulaganje za nabavku čilera su visoka, pa bi trebalo dobro da se razmotri isplativost. Do sada navedeni primeri za grejanje razmatrani su u slučaju iskorišćenja toplotne energije u sopstvenim objektima, čime se ostvaruju uštede drugih energenata. Postoji mogućnost i da se toplotna energija isporuči drugim korisnicima u blizini farme, ponuĎena po povoljnoj ceni. Toplotna energija dobijena sagorevanjem prirodnog gasa koštala bi oko 6 ct/kWh, a potencijalnom kupcu vredelo bi isporučiti po ceni 3 do 4 ct/kWh. Ako bi se sa jednog biogas postrojenja, tokom grejne sezone koja traje 4.000 h, u proseku isporučivalo 350 kW termičke snage po ceni 4 ct/kWht, to bi na godišnjem nivou za vlasnika biogas postrojenja značilo dodatni prihod od 56.000 €. Značajne uštede ostvarila bi i domaćinstva koja se greju, zbog razlike u ceni toplotne energije. MeĎutim, treba dobro da se razmotri ko snosi troškove izgradnje toplovodne mreţe i da li se to isplati. Ostatak fermentacije – Primenom ostatka fermentacije, umesto mineralnog hraniva, takoĎe mogu da se ostvare uštede ili prihodi. Ako postoji mogućnost primene na sopstvenim poljima, čime se zamenjuje deo ili celokupna količina mineralnog hraniva koje se distribuira, onda se računa kao ušteda. Prihod od ostatka fermentacije se računa, u slučaju da postoji mogućnost prodaje drugom poljoprivredniku. Treba da se uzme u obzir, da ostatak fermentacije osim stajnjaka, moţe da sadrţi i silaţu kukuruza ili druge biljne vrste, ukoliko se one primenjuju kao supstrat. Zbog toga je potrebno da se uradi analiza sastava makroelemenata (N, P, K) i time odredi koja količina mineralnog hraniva moţe da se zameni i ostvari ušteda. Cena u slučaju prodaje zavisi od trţišnih uslova. Prema nemačkim iskustvima, cena po kg za N, P2O5 i K2O su 0,85, 0,46 i 0,31 €/kg respektivno (Anonim, 2009e). Prema istom izvoru, neka od razmatranih biogas postrojenja su ostvarili uštede u mineralnom hranivu, što je doprinelo ukupnom prihodu u opsegu 2,3 do 16,9 %, dok su neka postrojenja prodajom ostatka fermentacije ostvarili najviše 2,5 % od ukupnog prihoda. Postoji mogućnost da se obavi separacija ostatka fermentacije. Čvrsta faza, nakon sušenja, moţe da se primeni kao humus za cveće. Moţe i da se peletira ili briketira, te koristi kao čvrsto gorivo. To je detaljnije prikazano u potpoglavlju 2.5. 7.2.4 SprovoĊenje finansijske ocene Uporedni pregled finansijskih efekata iskazuje se vrednostima investicija i specifičnim vrednostima investicija (investicija/instalirana električna snaga, €/kW e), a uporeĎuju se prihodi i neto dobiti. Osim toga, koriste se i izvedeni parametri (racija) za ocenjivanje opravdanosti ulaganja sa finansijskog aspekta, usvojeni prema uputstvima Ministarstva rudarstva i energetike Republike Srbije (Karamarković i dr, 2008). Ti parametri mogu biti statički (ekonomičnost, vreme povrata ulaganja) ili dinamički (neto sadašnja vrednost, relativna neto sadašnja vrednost, interna stopa rentabilnosti, stepen sigurnosti ulaganja). Ekonomičnost je najjednostavniji parametar i predstavlja odnos prihoda i rashoda. Dinamički parametri su vaţniji, jer se njihovim korišćenjem u obzir uzima i vremenska promena vrednosti novca (diskontovani tokovi). 107

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine TakoĎe, poţeljno je da se sagledaju i moguće promene uslova na trţištu tokom višegodišnjeg rada biogas postrojenja, te se sprovodi senzitivna analiza. U senzitivnoj analizi se proverava osetljivost projekta na povećanje vrednosti investicije, troškova za nabavku sirovina, kao i na povećanje prihoda usled mogućeg porasta cena za plasiranu energiju. Preporučljivo je da se u prethodnoj studiji ekonomske izvodljivosti analiziraju dve ili više varijanti za izgradnju biogas postrojenja. Varira se veličina postrojenja, različite vrste supstrata, mogućnost plasmana toplotne energije itd. Za svaku varijantu sprovodi se finansijska ocena, a investitor se opredeljuje za najpovoljniju. Objašnjenje dinamičkih parametara za finansijsku ocenu investicije Vreme povrata ulaganja (engl. Payback-Period method) – Vreme potrebno za povrat uloţenih sredstava u dugoročnim projektima. Prednost ove metode jeste ta što na lak način pokazuje brzinu povrata uloţenih sredstava, a mana što ne uzima u obzir vremensku dimenziju novca (danas dobijeni dinar vredi više od dinara koji će se dobiti u budućnosti). Izračunava se kada se od vrednosti investicije odbijaju godišnji neto prilivi, a godina u kojoj vrednost dostigne nulu predstavlja vreme povrata ulaganja. Neto sadašnja vrednost (engl. NPV-Net Present Value) – Predstavlja zbir diskontovanih neto primitaka projekta. Da bi projekat bio prihvatljiv, neto sadašnja vrednost projekta mora biti veća od nule, odnosno da pozitivni efekti nadmašuju troškove ulaganja. Naravno, prednost ima investicija koja će ostvariti veću neto sadašnju vrednost. Mana neto sadašnje vrednosti je ta što učinak ne dovodi u vezu s iznosom investicije. NPV =

B0 0

(1+d)

+

B1 1

(1+d)

+

B2 2

(1+d)

+

.....

+

.............

Bn (1+d)n

d – diskontna stopa B – neto priliv u n-toj godini n – vreme trajanja projekta Relativna neto sadašnja vrednost (engl. RNPV-Relative Net Present Value) – Ovim parametrom se ispravlja nedostatak neto sadašnje vrednosti, jer predstavlja odnos izmeĎu neto sadašnje vrednosti i vrednosti investicije. Da bi investicija bila isplativa, relativna neto sadašnja vrednost takoĎe mora biti veća od nule. U slučaju uporeĎenja više investicija prednost ima investicija sa većom relativnom neto sadašnjom vrednosti. NPV = NPV / Investicija Interna stopa rentabilnosti projekta (engl. Project IRR- Internal Rate Of Return) je ona diskontna stopa koja zbir diskontovanih neto primitaka projekta izjednačava sa sadašnjom vrednosti investicije. U ekonomskom smislu pruţa informaciju o maksimalno prihvatljivoj prosečnoj godišnjoj kamatnoj stopi na ukupne izvore finansiranja. IRR = d, ako je: B0 (1+d)0

+

B1 (1+d)1

+

B2 (1+d)2

+

..... ...............

+

Bn (1+d)n

=0

108

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Stepen sigurnosti ulaganja (engl. DSCR-Debt Service Coverage Ratio) je pokazatelj koji u odnos stavlja neto poslovne prihode+porez na dobit prema ukupnim obavezama po kreditu (u godinama otplate kredita). Drugim rečima, pokazuje koliko puta je stanje na računu na kraju godine veće od obaveza po kreditu u toj godini. Na ovaj koeficijent naročitu paţnju posvećuju banke. Poţeljno je da stepen sigurnosti ulaganja bude veći od 1,5, a minimalno 1. Vrednost ispod 1 nije prihvatljiva, jer ukazuje na nesposobnost vraćanja kredita. DSCR =

Neto prilivi pre isplate obaveza po kreditu Rata kredita

Kriterijumi za pozitivnu finansijsku ocenu Nakon izračunavanja parametara potrebno je da se postave kriterijumi za pozitivnu finansijsku ocenu. Finansijska ocena je pozitivna, ako parametri zadovoljavaju kriterijume prikazane u narednoj tabeli. Ove vrednosti su minimalne i nisu posebno definisane dokumentima, a prema potrebi mogu da se koriste stroţije vrednosti kriterijuma. Parametar Ekonomičnost (prihodi / rashodi) Vreme povrata ulaganja NPV IRR DSCR

Kriterijum > 15 % < 10 godina >0 > 15 % >1

109


8. POTENCIJALNI IZVORI FINANSIRANJA Izvori finansiranja za izgradnju biogas postrojenja imaju značajnu ulogu i znatno utiču na finansijsku ocenu. U većini zemalja Evropske unije, pa i izvan nje, ovakvi projekti podstiču se dodelom nepovratnih sredstava, za cela ili deo ulaganja, ili se obezbeĎuju posebno povoljni krediti. Razlog je jednostavan, jer se podsticanjem ovakvih projekata doprinosi realizaciji nacionalnih ciljeva u pogledu energetske efikasnosti, korišćenju nacionalnih ljudskih i materijalnih resursa, te smanjenju zavisnosti od uvoza energenata. To vaţi i u Srbiji. Na raspolaganju je veliki broj mogućnosti, ali i sa brojnim ograničenjima. Podaci o potencijalnim izvorima finansiranja mogu da se naĎu na sajtu Ministarstva rudarstva i energetike Republike Srbije www.mre.gov.rs. Ovo Ministarstvo je od marta 2011. rasformirano, a oblast energetike obuhvaćena je Ministarstvom za infrastrukturu i energetiku Republike Srbije www.mi.gov.rs. U vreme sastavljanja ove studije, materijal u vezi sa finansiranjem obnovljivih izvora energije još uvek se nalazio na prethodnom sajtu. U materijalu su detaljno opisani najznačajniji izvori finansiranja, sa posebno povoljnim uslovima za oblast proizvodnje i korišćenja obnovljivih izvora energije, pa i biogasa. Svaka mogućnost treba dobro da se razmotri, a u obzir uzmu svi troškovi koji pri obezbeĎivanju sredstava nastaju, jer i naizgled najsitniji mogu da predstavljaju značajne sume.

Fond za kapitalna ulaganja AP Vojvodine

Sredstva ovog Fonda mogu da koriste lokalne samouprave i javna preduzeća. Ovakve organizacije, ukoliko se odluče za gradnju biogas postrojenja, obavezno treba da razmotre mogućnost dobijanja podrške Fonda. Fond za kapitalna ulaganja AP Vojvodine, www.fkuapv.org, najznačajnija je institucija u Vojvodini, koja opštinama i javnim preduzećima pruţa podršku za finansiranje projekata od posebnog značaja. U Statutu Fonda se navodi: „Fond finansira programe i projekte od značaja za Autonomnu Pokrajinu Vojvodinu, a naročito u oblastima: prostornog planiranja i razvoja, poljoprivrede, vodoprivrede, šumarstva, lova, ribolova, turizma, ugostiteljstva, banja i lečilišta, zaštite ţivotne sredine, industrije i zanatstva, drumskog, rečnog i ţelezničkog saobraćaja i ureĎivanja puteva, prosvete, sporta, kulture, zdravstvene i socijalne zaštite i javnog informisanja i u drugim oblastima na teritoriji Autonomne Pokrajine Vojvodine.“ U programu rada Fonda je i: „Energetika za izgradnju, rekonstrukciju i povećanje energetske efikasnosti svih tipova energetskih sistema i pospešivanje implementacije novih alternativnih izvora energije.“

110

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Fond za zaštitu ţivotne sredine

Fond za zaštitu ţivotne sredine Republike Srbije finansira projekte u vezi sa korišćenjem obnovljivih izvora energije. Više informacija moţe se naći na internet sajtu http://www.sepf.gov.rs. Trenutno je aktivan JAVNI KONKURS ZA DODELU KREDITA FONDA ZA ZAŠTITU ŢIVOTNE SREDINE U tekstu konkursa navodi se sledeće: podsticanje korišćenja obnovljivih izvora energije (sunca, vetra, biomase, geotermalne energije, itd.). Kredit se odobrava pod sledećim uslovima: najviši iznos kredita je 40.000.000,00 dinara, kamatna stopa je 3 % na godišnjem nivou, obračun se vrši komfornom metodom, uz primenu valutne klauzule, rok otplate je do 5 godina, sa odloţenim rokom otplate do 1 godine u kome se obračunava interkalarna kamata u iznosu od 3 % i pripisuje glavnom dugu, tromesečna otplata kredita (anuiteti). Odluka o visini odobrenih sredstava donosi se u skladu sa ocenom investicionog programa koju vrši Fond za razvoj, a koja obuhvata ocenu finansijskog stanja i kreditne sposobnosti, ocenu instrumenata obezbeĎenja i ekonomsku ocenu projekta, a prema Programu rada Fonda za razvoj za 2010. godinu. Prilikom prvog puštanja kredita u tečaj plaća se provizija Fondu za razvoj u iznosu 1 % od vrednosti odobrenog kredita. Ceo tekst konkursa dat je u prilogu V. Ĉaĉanska banka

Čačanska banka a.d. Čačak, www.cacanskabanka.co.rs/, je u saradnji sa nemačkom razvojnom bankom KfW, razvila Hit energy kredite. Finansiraju se investicioni projekti kojima se postiţe ušteda energije i/ili koriste obnovljivi izvori energije. Navedeni su i okvirni uslovi za kredite.

111

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Kfw banka

Pravna lica Maksimalan iznos kredita je propisan Uredbom Ministarstva ekonomije i regionalnog razvoja o uslovima za subvencionisane kamatne stope za kredite za investicije u 2010. godini: za mala preduzeća do 200.000 €, za srednja preduzeća do 1.500.000 €, za velika preduzeća do 4.000.000 €. Rok Grace period Nominalna kamatna stopa Naknada Efektivna kamatna stopa

Do 5 godina Od 6 do 12 meseci 3m EURIBOR + 4,0 % godišnje 1,0 % jednokratno od 5,45 % godišnje

Krediti koji su namenjeni fizičkim, pravnim licima i preduzetnicima. Iznos kredita do 400.000 €. Rok Grace period Nominalna kamatna stopa Naknada Efektivna kamatna stopa

Do 5 godina Do 12 meseci 7,50 % godišnje 1,00 % jednokratno 8,38 % godišnje

ObezbeĎenje: u zavisnosti od kreditne sposobnosti i roka otplate: menice, ovlašćenja, jemstvo, zaloga, hipoteka na nepokretnost.

Findomestic banka

Findomestic banka odobrava subvencionisane kredite za investicije na način i prema uslovima definisanim Uredbom o uslovima za subvencionisanje kamatne stope za kredite za investicije u 2010. godini i odgovarajućim Ugovorom o regulisanju meĎusobnih odnosa, koji je sklopljen sa Fondom za razvoj Republike Srbije. Slično kao i u prethodnom slučaju, uslovi za kreditiranje su: za malo preduzeće do 200.000 €; za srednje preduzeće do 1.500.000 €; za veliko preduzeće do 4.000.000 € (za preteţnog izvoznika do 8.000.000 €). Za ovu vrstu kredita mogu da apliciraju preduzetnici i privredna društva registrovana u skladu sa zakonom kojim se ureĎuje registracija privrednih subjekata. Rok trajanja kredita: 3 do 5 godina, uključujući poček od 6 do 12 meseci. Kamatna stopa: 3M EURIBOR + 4 % godišnje. Kredit je sa valutnom klauzulom u €. Naknada: 1 % od iznosa kredita, jednokratno. 112

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Erste banka

Uslovi kreditiranja kod ove banke, http://www.erstebank.rs, povoljniji su nego za druge namene, a zavise od „zrelosti“ i izvesnosti prijavljenog projekta. Konkretni uslovi definišu se za konkretan projekat. Dogovaraju se sa nadleţnima, a pre toga potencijalni investitor mora da ima razraĎenu studiju i prethodnu ocenu tehničke i ekonomske izvodljivosti. Zainteresovani mogu da kontaktiraju gospodina Aleksandra Savića, tel. 011 201 5023, E-mail [email protected].

Banca intesa

Evropska banka za obnovu i razvoj (EBRD) i Banca Intesa u Srbiji potpisale su ugovor o dodeli kreditne linije za finansiranje projekata odrţive energije u vrednosti od 10 M€. Krediti se odobravaju po kamatnoj stopi Euribor plus 6 % godišnje. Kod ove vrste kredita korisnici imaju mogućnost da povrate 20 % novca uloţenog u projekte, tako da realna kamata na kraju iznosi EURIBOR plus 3 % godišnje. Krediti se odobravaju na period od 5 godina, uz grejs period od 2 godine. Maksimalni iznos kredita iznosi 2 M€, a maksimalna vrednost projekta koji se finansira je do 5 M€. Uslovi kreditiranja su: Maksimalna vrednost projekta Sopstveno učešće Iznos kredita Rok otplate

Kamatna stopa Naknada za obradu zahteva Naknada za neiskorišćena sredstva u periodu raspoloţivosti Naknada za monitoring kredita Naknada za prevremenu otplatu

do 5,000.000 € minimalno 15 % od ukupne vrednosti projekta od 100.000 do 2.000.000 € 5 godina uključujući grejs period do najviše 2 godine, koji se odreĎuje u zavisnosti od potreba konkretnog projekta od EURIBOR 3M + 5,75 % godišnje do EURIBOR 3M + 7,00 % godišnje u zavisnosti od kreditne sposobnosti, veličine i obima saradnje korisnika kredita sa Bankom 1 % sukcesivno na iznos realizovanog kredita 0,75 % godišnje bez naknade 3 % na iznos kredita koji se prevremeno otplaćuje

Radi uspešne realizacije pojedinačnih projekata i postizanja traţene energetske efikasnosti EBRD je svim potencijalnim korisnicima ove kreditne linije obezbedila besplatnu konsultantsku pomoć iz ove oblasti. Besplatna konsultantska pomoć sastoji se u: identifikaciji podobnih projekata i pruţanju pomoći pri njihovoj izradi, 113

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine pripremi plana revizije energije i racionalnog korišćenja energije za svaki podoban projekat, obezbeĎivanju zaključka i preporuka o usklaĎenosti sa kriterijumima i podobnosti projekta za kreditiranje iz EBRD kreditne linije, utvrĎivanju jednoznačnog kriterijuma ostvarenosti energetskih ciljeva projekta, utvrĎivanju plana namenskog puštanja sredstava kredita tokom izvoĎenja projekta i potom verifikaciju svake faze namenskog puštanja sredstava kredita. Po završetku projekta delegirani konsultant za verifikaciju proverava da li su ciljevi EBRD kreditne linije ispunjeni, tj. da li je projekat završen u skladu sa relevantnim Planom revizije energije i racionalnog korišćenja energije, o čemu izdaje i odgovarajuću potvrdu. Kroz ovakvo namensko finansiranje korisnik kredita ostvaruje uštedu energetskih troškova, a na bazi potvrde konsultanta ostvaruje i pravo na naknadu od strane EBRD na ime povraćaja uloţenih sredstava (u iznosu od 15 do 20 % realizovanog kredita). U ovom slučaju posebna pogodnost je isplata neke vrste nagrade na kraju realizacije projekta (15 do 20 %). Ovaj podsticaj je značajan, ali ga treba dobro proveriti, da ne bi bilo iznenaĎenja. Na primer, vezati ugovorom kada se on dostavlja, a ne nekoliko godina po završetku projekta.

Evropska banka za obnovu i razvoj (EBRD)

Pored ponude za finansiranje energetske efikasnosti i korišćenja obnovljivih izvora energije posredstvom prethodno pomenute banke, Evropska banka za obnovu i razvoj, www.ebrd.com, sprovodi i program Western Balkans Sustainable Energy Direct Financing Facility – WeBSEDFF, za odrţivi razvoj kroz direktne investicije u oblast energetike u zemljama zapadnog Balkana, www.websedff.com. Uslovi su slični kao i oni prikazani u prethodnom slučaju, sa time da postoji mogućnost direktnog obraćanja ovoj banci. Kontakt osoba u Srbiji je gospodin Aleksandar Nikčević, tel. 011 2120715, mail [email protected]. Uslovi kreditiranja se dogovaraju, a zavise od ocene rizika za konkretan slučaj. Ukoliko banka prihvati kreditiranje, nakon ocene da je rizik prihvatljiv, uslovi su dobri. Kao i u prethodnom slučaju, nakon izgradnje postrojenja dobija se dodatno olakšanje, smanjenje duga za 15 %. Treba napomenuti da se razmatraju uzimaju samo prijave koje sadrţe dobro sačinjene prethodne ocene tehničke i ekonomske izvodljivosti. Priloţenu dokumentaciju ocenjuje firma South East Europe Consultants-SEEC, www.seec-bg.com, te se tek nakon dobijanja pozitivne ocene pristupa dogovaranju o uslovima kreditiranja. Ovo je vrlo povoljan izvor finansiranja za zrele i dobro obrazloţene predloge projekata, kako za druge slučajeve, tako i za gradnju postrojenja za biogas.

114

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine Ostale mogućnosti Često se drţavnim institucijama i ministarstvima nude ponude inostranih vlada i fondacija, sa posebno povoljnim, nepovratnim ili delimično nepovratnim sredstvima za finansiranje projekata u oblasti primene obnovljivih izvora energije. To je posebno slučaj ukoliko se finansira projekat koji doprinosi boljitku graĎana, kao što je slučaj u proizvodnji i korišćenju biogasa. Poseban slučaj je primena novih i do sada neispitanih postrojenja, bar na teritoriji Republike Srbije. Takva postrojenja imaju karakter demonstracionih, te i privilegije u finansiranju. Bar 50 % sredstava tada dolazi od nacionalnih ili evropskih fondova, ali investitor ima i obavezu da dobijene rezultate stavlja na uvid javnosti. To znači, da mora da odobri pristup posetiocima.

115


9. ZAKLJUĈCI Proizvodnja i korišćenje biogasa imaju višestruko pozitivne efekte, sa stanovišta zaštite ţivotne sredine i korišćenja obnovljivih izvora energije, te podrške nacionalnoj ekonomiji i razvoju ruralnih oblasti. To se naročito odnosi na Vojvodinu, poljoprivrednu regiju, te je veoma značajna proizvodnja biogasa iz poljoprivrednih supstrata. Korišćenjem biogasa za proizvodnju električne i toplotne energije u Vojvodini doprinosi se i ostvarenju zahteva definisanih Direktivom 2009/28/EC, te ostvarenju nacionalnih ciljeva definisanih Zakonom o energetici. Najpovoljniji supstrat za proizvodnju biogasa je stajnjak, čvrsti ili tečni, jer se najčešće koristi sa vlastite farme i besplatan je. Njegovom preradom u biogas postrojenju ostvaruju se višestruki pozitivni efekti kada je reč o zaštiti ţivotne sredine, a proizvodi se i biogas, koji predstavlja obnovljivi izvor energije. Količine stajnjaka dovoljne za ostvarenje biogas postrojenja prihvatljive električne snage (150 kW i više) raspoloţive su na malom broju imanja. Zbog toga se kao supstrat dodatno koriste i silaţe energetskih biljaka. Drugi razlog za korišćenje energetskih biljaka jeste taj što biogas postrojenje koje koristi samo stajnjak kao supstrat, ima fermentore nekoliko puta veće zapremine, nego postrojenje iste snage koje koristi i energetske biljke. To značajno povećava visinu investicije. Sa stanovišta prinosa biogasa najpovoljnija je silaţa kukuruza. Ostatak fermentacije je nusproizvod u proizvodnji biogasa, a najčešće se koristi kao Ďubrivo, jer se njegovom distribucijom na poljoprivredne površine doprinosi očuvanju i povećanju plodnosti zemljišta. U njemu se nalaze značajne količine makroelemenata, ali i organske materije. Jedan od načina upotrebe ostatka fermentacije jeste da se nakon separacije i sušenja proizvedu peleti ili briketi, te da se koristi kao čvrsto gorivo. U razvijenim zemljama biogas se najčešće koristi u kogeneraciji, odnosno za kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije. Korišćenje biogasa u kogeneraciji na značaju dobija i u Srbiji, odnosno Vojvodini, nakon uvoĎenja podsticajnih cena za isporučenu električnu energiju, feed-in tarifa. Najviši stepen zrelosti za primenu u praksi predstavljaju kogenerativna postrojenja sa motorima SUS, a dodatne prednosti su što se njima postiţu najviši električni stepeni korisnosti, a visina investicije je najniţa. Koriste se dva tipa motora, gasni Otto motor i dizel motor sa inicijalnim paljenjem. U budućnosti moţe da se očekuje primena i drugih tehnologija korišćenja biogasa, nakon dostizanja tehničke zrelosti i sniţenja cena investicija. Korišćenje biogasa u trigeneraciji, na primer za hlaĎenje mleka, moţe da bude isplativo ukoliko se dobiju subvencije za investiranje u apsorpcione rashladne mašine. Kod kogenerativnih postrojenja sa motorom SUS toplotna energija sadrţana je u rashladnoj tečnosti i produktima sagorevanja. Termička snaga je najmanje jednaka, a najčešće 10 do 30 % veća od električne. Do 30 % od ukupno proizvedene toplotne energije iskoristi se za grejanje fermentora i eventualno mešača supstrata. Preostala količina na raspolaganju je za druge primene. Treba teţiti kome tome da se iskoristi što više toplotne energije, jer se time povećava dobit. U najvećem broju slučajeva, teško je ostvarivo značajnije iskorišćenje toplotne energije. Perspektivan način primene je uglavnom za tehnološke potrebe, kod kojih postoji ujednačena potreba za toplotnom energijom tokom dana i godine. Jedan od primera bilo bi iskorišćenje toplotne energije za proizvodnju bioetanola. Često se toplotna energija koristi za grejanje obliţnjih stambenih ili poslovnih objekata, staklenika, kao i za sušenje poljoprivrednih proizvoda. Potrebe za 116

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine toplotnom energijom su sezonske i neujednačene, pa se, najčešće, ne iskoristi više od 30 % preostale toplotne energije. Prikazani primeri dobre prakse biogas postrojenja, iz više zemalja u okruţenju i Nemačke, pokazali su da je moguća uspešna proizvodnja i korišćenje biogasa, ali da postoje i problemi. Visina feed-in tarifa u Srbiji je na nivou drugih zemalja u kojima se biogas tehnologija uspešno koristi, što bi trebalo da omogući rad sa pozitivnim finansijskim efektima. Proizvodnja biogasa iz industrijskog i komunalnog otpada je posebna oblast. Na osnovu datih primera jasno je da je u tom slučaju fokusirano zbrinjavanje otpada. Potencijal za proizvodnju električne energije iz biogasa u Vojvodini samo iz stajnjaka je mali, posebno ukoliko se u obzir uzmu samo farme sa brojem grla koje bi omogućile ostvarenje biogas postrojenja većih snaga. Ukoliko se u obzir uzme da je udeo silaţe energetskih biljaka 30, 50 ili 70 %, potencijal instalirane električne snage je 7, 12 i 17 MW. Uzimajući u obzir ekonomski opravdan i očekivan porast stočnog fonda, posebno na srednjim i velikim farmama, ovaj potencijal bi do 2020. godine mogao da poraste na 15, 25 i 35 MW respektivno. Za najveću vrednost instalirane snage u 2020. godini proizvodnja električne energije iz biogasa predstavljala bi oko 9 % potrošnje. Opisane su osnove proizvodnje i korišćenja biogasa. Ove informacije nisu dovoljne da bi neko samostalno projektovao i izgradio biogas postrojenje. Za to je potrebna pomoć stručnih pojedinaca i preduzeća, koji već imaju iskustva i reference. Dat je uprošćen opis realizacije biogas postrojenja, od ideje do puštanja u rad. Prvi korak bilo bi sagledavanje potencijala, provera pogodnosti lokacije, te mogućnost priključivanja na električnu mreţu. Mogućnost i cena priključivanja na mreţu moţe da bude od odlučujućeg uticaja na izvodljivost projekta biogas postrojenja. Poseban zadatak prilikom ostvarenja biogas postrojenja jeste prikupljanje potrebnih dozvola i drugih dokumenata. Vreme za njihovo pribavljanje ponekad je neopravdano dugo. Dugotrajno prikupljanje dokumenata i dozvola utiče na realizaciju i ekonomske pokazatelje postrojenja. To je bio problem i u drugim zemljama, kada se započela izgradnja prvih biogas postrojenja. U ovoj oblasti dobro bi došla pomoć drţavnih organa, od lokalne samouprave, do republičkog nivoa. Od velike pomoći bila bi izrada jasnih uputstava svim institucijama koje su zaduţene za izdavanje dozvola i dokumenata, na svim nivoima. Kao i prilikom bilo kojeg drugog investiranja, najpre mora da se proceni izvodljivost projekta. Društvena korist i uticaj na ţivotnu sredinu su pozitivni, ali treba da se sagleda tehnička i ekonomska izvodljivost, a u ovoj studiji su date najvaţnije podloge za njihovo sprovoĎenje. Iako su ova uputstva jasna, bilo bi poţeljno da se ova faza rada na projektu prepusti stručnim osobama i/ili institucijama. Bitno je da ocene budu realne, da bi se sa sigurnošću i blagovremeno odlučilo o nastavku ili prekidu rada na projektu. Prikazani primeri finansijske ocene za biogas postrojenja veličine 150, 500 i 1.000 kW e jasno su pokazali da su ekonomski pokazatelji povoljniji za veća postrojenja. Najveći uticaj na pozitivne ekonomske pokazatelje ima stepen iskorišćenja toplotne energije, čime se ostvaruju viši prihodi. Visine kamata za finansiranje projekta iz kredita imaju manji uticaj. Posebno je naglašeno da su u primerima za finansijsku ocenu korišćene realne visine investicija za izgradnju biogas postrojenja. Zbog trenutno velike potraţnje i visokih subvencija u nekim zemljama EU, visine investicija koje nude neke kompanije za izgradnju biogas postrojenja neopravdano su visoke. Preporučuje se, da se i u slučaju ponude po sistemu ključ u ruke, obavezno računa i korišćenje domaće operative koja moţe kvalitetno da obavi većinu izvoĎačkih radova, uz instruktaţu i nadzor. Ovakvim pristupom, ukupna 117

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine investicija moţe da se snizi i do 30 %. Veliki uticaj na ekonomske pokazatelje ima količina i cena silaţe koja se koristi kao supstrat za proizvodnju biogasa. Ovde treba biti posebno oprezan i realan. Cena silaţe trebalo bi da se izračuna na bazi poreĎenja ekonomskih efekata, koji se ostvaruju pri drugoj proizvodnji. Na primer, ukoliko se proizvodi silaţa kukuruza, ona bi trebalo da ima cenu oko 27 €/t, ukoliko se poredi sa cenom zrna kukuruza oko 150 €/t. Konkretna cena zavisiće od uslova za proizvodnju na nekom području. Cene poljoprivrednih proizvoda menjaju se konstantno, a značajno iz godine u godinu, pa računica treba da se zasniva na višegodišnjim prosecima. Očekuju se da se na drţavnom nivou vodi računa o daljem razvoju biogas tehnologije i izgradnji novih biogas postrojenja u Srbiji, a time i Vojvodini. Zato je neophodno da se feed-in tarife za isporučenu električnu energiju povremeno menjaju kako bi omogućile isplativ rad biogas postrojenja i pored promene cena na traţištu. Dodatno, potrebno je teţiti i uvoĎenju odreĎenih bonusa, kojima bi se podsticala energetska efikasnost, na primer što veće iskorišćenje otpadne toplotne energije. Korišćenje obnovljivih izvora energije umnogome se podrţava, a očekuje se da će u budućnosti podrška biti još značajnija. Veliki broj banaka ima posebne pogodnosti za investiranje u oblasti energetske efikasnosti i korišćenja obnovljivih izvora energije. Ipak, da bi se sredstva odobrila, obavezna je provera ekonomske izvodljivosti, a taj postupak zahteva rad i troškove. Tipičan primer dobrih uslova finansiranja predstavlja ponuda Evropske banke za obnovu i razvoj (EBRD), koja predviĎa otpis do 15 % sredstava, ali tek nakon realizacije i puštanja u rad postrojenja. Vredi napora raspitati se o mogućnosti dobijanja nepovratnih sredstava. To je izvesnije ukoliko se radi o novim i inovativnim postrojenjima, koja mogu da imaju status demonstracionih.

118

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine LITERATURA 1. Al Seadi Teodorita, Rutz D, Prassl H, Köttner M, Finsterwalder T, Volk S, Janssen R. 2008. Biogas Handbook. Al Seadi Teodorita (ed). University of Southern Denmark, Esbjerg, Danska. 2. Bekker Marina, Oechsner H. 2010. Betrieb einer Mikrogasturbine mit Biogas praktische Erfahrungen. Landtechnik 65(2): 136-138. 3. Braun R. 1982. Biogas – Methangärung organischer Abfallstoffe. Springer Verlag, Wien-New York. 4. Briese M. 2008. Erstellun einer standardisierten Wirtschaftlichkeitberechnung für Bigasanlagen. Schaltungsdienst Lange o.H.G., Berlin, Books on Demand GmbH, Norderstedt, Reha GmbH, Saarbrücken, Nemačka. 5. Burton H, Turner C. 2003. Manure management: Treatment strategies for sustainable agriculture. Silsoe Research Institute, Bedford, UK. 6. Effenberger M, Lehner A, Đatkov Đ, Gronauer A. 2009a. Performance figures of Bavarian agricultural biogas plants. Contemporary Agricultural Engineering 35(4): 219227. 7. Effenberger M, Bachmaier H, Kränsel Eunice, Lehner A, Gronauer A. 2009b. Wissenschaftliche Begleitung der Pilotbetriebe zur Biogasproduktion in Bayern. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising, Nemačka. 8. Kaiser F, Metzner T, Effenberger M, Gronauer A. 2008. Sicherung der Prozessstabilität in landwirtschaftlichen Biogasanlagen. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising, Nemačka. 9. Kaltschmitt M, Hartmann H. 2001. Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren. Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York. 10. Karamarković V, Matejić Maja, Brdarević Ljiljana, Stamenić Mirjana, Ramić Biljana. 2008. Uputstvo za pripremu projekata u oblasti energetske efikasnosti u opštinama. Ministarstvo rudarstva i energetike Republike Srbije, Beograd. 11. Kratzeisen M, Starcevic N, Martinov M, Maurer Claudia, Müller J. 2010. Applicability of biogas digestate as solid fuel. Fuel 89(2010): 2544-2548. 12. Lepotić Kovačević Branislava, Stojiljković Dragoslava, Lazarević B. 2010. Izgradnja postrojenja i proizvodnja električne/toplotne energije iz biomase u Republici Srbiji Vodič za investitore. Ministarstvo rudarstva i energetike Republike Srbije, Beograd (www.mre.gov.rs, aprila 2011). 13. Martinov M, Đatkov Đ, Dragutinović G, Brkić M, Pešenjanski I, Veselinov B, Kiš F, Stanica Milojević Veselinov, Tešić M, Đaković D. 2008. Mogućnosti kombinovane proizvodnje električne i toplotne energije iz biomase u AP Vojvodini. Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad. 14. Michel J, Weiske A, Möller K. 2010. The effect of biogas digestion on the environmental impact and energy balances in organic cropping systems using the lifecycle assessment methodology. Renewable Agriculture and Food Systems 25(3): 204218. 15. Mudrack K, Kunst S. 2003. Biologie der Abwasserreinigung (5. Auflage). Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin. 119

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine 16. Nill M, Wilfert R. 2004. Kurzfassung des Endberichtes für da DBU Projekt 15071: Biogasgewinnung aus Gülle, organischen Abfällen und aus angebauter Biomasse – Eine technische, ökologische und ökonomische Analyse. Institut für Energetik und Umwelt gGmbH, Leipzig, Nemačka. 17. Obernberger I, Thek G. 2008. Costs assessment of selected decentralised CHP applications based on biomass combustion and biomass gasification. In Proc. 16th European Biomass Conference & Exhibition, June 2008, Valencia. 18. Peche R, Tronecker D, Rommel W. 2007. Klimaschutz durch effiziente Energienutzung Einsatzmöglichkeiten der Mikrogasturbine in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. Bayersiches Landesamt für Umwelt, Augsburg, Nemačka. 19. Petersson A, Wellinger A. 2009. Energy from biogas and landfill gas – IEA Bioenergy Task (vol. 37). International Energy Association, Paris, Francuska. 20. Pšaker P, Lobe B. 2010. Kmetijski potencijal za proizvodnjo bioplina v Sloveniji. Kmetijsko gozdarska zbornica Slovenije – Kmetijski gozdarski zavod Celje, Celje, Slovenija. 21. Pöschl Martina, Shane W, Owende P. 2010. Evaluation of energy efficiency of various biogas production and utilization pathways. Applied Energy 87(2010): 3305-3321. 22. Strauß C. (Ed) et al. 2010. Standortangepasste Anbau - systeme für Energiepflanzen. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Gülzow, Nemačka. 23. Baaske W, Trogisch S. (eds.). 2004. Biogas powered fuel cells: Case studies for their implemantation. Trauner Verlag, Linz, Austrija. 24. Wellinger A, Baserga U, Edelmann W, Egger K, Seiler B. 1991. Biogas-Handbuch: Grundlagen – Planung – Betrieb landwirtschaftlicher Anlagen. Verlag Wirz, Aarau, Švajcarska. 25. Wellinger A, Lindberg Anna. 2000. Biogas upgrading and utilisation – IEA Bioenergy Task (vol. 24). International Energy Association, Paris, Francuska.Anonim. 2001. Leitfaden Bioenergie Planung, Betrieb und Wirtschaftlichkeit von Bioenergieanlagen. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow. 26. Anonim. 2005. Ergebnisse des Biogas-Messprogramms. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow, Nemačka. 27. Anonim. 2006. Handreichung: Biogasgewinnung und -nutzung. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Gülzow, Nemačka. 28. Anonim. 2007a. Biogashandbuch Bayern - Materialband. Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU), Augsburg, Nemačka. 29. Anonim. 2007b. Memorandum of Understanding on the Regional Energy Market in South East Europe and its Integration into the European Community Internal Energy Market. www.stabilitypact.org/energy. 30. Anonim. 2008a. Screening the rise of fermentable wastes & market prices for energy and waste treatment in Romania. Izveštaj FP6 projekta: PROBIOPOL, Biogas Polygeneration for Romania (http://www.probiopol.de/Feasibility-and-Potentialsin.16.0.html). 31. Anonim. 2008b. Biogas – an introduction. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow, Nemačka.

120

Fakultet tehniĉkih nauka Departman za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine 32. Anonim. 2009a. Directive 2009/28/EC on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC. Official Journal of the European Union. 33. Anonim. 2009b. Uredba o uslovima za sticanje statusa povlašćenog proizvoĎača električne energije i kriterijumima za ocenu ispunjenosti tih uslova. Sluţbeni glasnik Republike Srbije 72/99. 34. Anonim. 2009c. Uredba o merama podsticaja za proizvodnju električne energije korišćenjem obnovljivih izvora energije i kombinovanom proizvodnjom električne i toplotne energije. Sluţbeni glasnik Republike Srbije 99/09. 35. Anonim. 2009d. Planning of biogas plant. Presented at Biogas for Eastern Europe, Athens, October the 20th. Company Agrinz Technologies, Leibniz. 36. Anonim. 2009e. Biogas-Messprogramm II – 61 Biogasanlagen im Vergleich. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow. 37. Anonim. 2009f. Energetski bilans AP Vojvodine - plan za 2010. godinu. Pokrajinski sekretarijat za energetiku i mineralne sirovine AP Vojvodine. Novi Sad. 38. Anonim. 2009g. Faustzahlen Biogas. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow. 39. Anonim. 2009h. Küheln mit Abwärme. Profi 5(2009): 80-82. 40. Anonim. 2010. Akcioni plan za biomasu 2010 – 2012. Ministarstvo rudarstva i energetike, Beograd, NL Agency, Utrecht. 41. Anonim. 2011a. Saopštenje PO12: Broj stoke – Stanje 1.12.2010. prethodno saopštenje. Republički zavod za statistiku, Beograd. 42. Anonim. 2011b. Statistički podaci – Poljoprivreda i ribarstvo. Republika Srbija, Republički zavod za statistiku, Beograd. (http://webrzs.stat.gov.rs/WebSite/Public/ PageView.aspx?pKey=138). 43. Anonim. 2011c. Zakon o energetici, nacrt. Republika Srbija, Ministarstvo rudarstva i energetike (sada Ministarstvo za infrastrukturu i energetiku), Beograd (www.mre.gov.rs. mart 2011).

121

PRILOZI Prilog I Orijentacione vrednosti za proraĉun proizvodnje i korišćenje biogasa Sadrţaj metana u biogasu Donja toplotna moć metana Donja toplotna moć biogasa (50-70 % metana) 1 UG je ţivotinja teţine 1 UG proizvede količinu stajnjaka 1 UG goveda ili svinje zahteva električnu snagu 1 UG peradi zahteva električnu snagu 1 ha silaţe kukuruza zahteva električnu snagu

50 do 70 % 9,97 kWh/Stm3 5 do 7 kWh/Stm3 500 kg 6,6 do 35 t/god 0,11 do 0,15 kW e 0,5 kW e 2 do 2,5 kW e

1 t silaţe kukuruza zahteva skladišteni prostor trenč-silosa

1,4 m3

1 t tečnog stajnjaka svinja ima prinos biogasa (% metana)

20 Stm3 (60 %)

1 t tečnog stajnjaka goveda ima prinos biogasa (% metana)

28 Stm3 (55 %)

1 t silaţe kukuruza ima prinos biogasa (% metana)

180 Stm3 (52 %)

Potrebna zapremina fermentora za 100 kW e

400 do 800 m3

Potrebna zapremina horizontalnog fermentora za 100 UG

100 do 150 m3

Potrebna zapremina vertikalnog fermentora za 100 UG

200 do 250 m3

Električni stepen korisnosti kogenerativnog postrojenja

30 do 40 %

Termički stepen korisnosti kogenerativnog postrojenja

40 do 60 %

Ukupni stepen korisnosti kogenerativnog postrojenja

Troškovi investicije za celo biogas postrojenje

Troškovi investicije za gasni agregat

85 % 150 kW e

3.500 €/kW e

500 kW e

3.000 €/kW e

1.000 kW e

2.500 €/kW e

150 kW e

680 €/kW e

500 kW e

570 €/kW e

1.000 kW e

400 €/kW e

150 kW e 16,11 ct/kWhe Feed-in tarife za postrojenja snage

500 kW e 15,33 ct/kWhe 1.000 kW e 14,22 ct/kWhe

Prilog II Uporedni pregled finansijske ocene za tri biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kWe U ovom prilogu prikazani su rezultati finansijske ocene za tri biogas postrojenja. Sa namerom su odabrane snage 150, 500 i 1.000 kW e, da bi se prikazao uticaj veličine na finansijske efekte kada se razmatra malo, srednje i veliko postrojenje. Postrojenja su posmatrana kao posebne organizacione i finansijske celine, što znači da u finansijskim projekcijama figurišu svi prihodi i rashodi koji su posledica investicije. Godišnji neto dobici u suštini predstavljaju godišnje neto uštede, ukoliko se neki proizvod realizuje u postojećem privrednom subjektu. Usvojeno je da je dinamika realizacije 7 meseci i da je vek projekta 20 godina, radni vek kogenerativnog postrojenja 6 godina, radni vek transportnih sredstava i ostale opreme 10 godina, a radni vek graĎevinskih objekata 20 godina. Osnovni izvor prihoda je od prodaje električne energije, a pretpostavljeno je da je celokupna proizvedena količina isporučena u javnu električnu mreţu. S obzirom na neizvesnost plasmana toplotne energije, za tri biogas postrojenja su razmatrana scenarija s iskorišćenjem preostale toplotne energije 70 %, 30 % i 0 % (trţišna valorizacija). Računato je da ostatak fermentacije nije oprihodovan ni u jednoj varijanti, zbog neizvesnosti na trţištu i mogućnosti da se on proda drugim licima kao Ďubrivo ili distribuira na sopstvenim površinama. Zbog neizvesnosti izvora finansiranja, sve finansijske projekcije uraĎene su u tri varijante: finansiranje sopstvenim sredstvima, sa kreditom 50 % i sa kreditom 90 %. Time se finansijski efekti prikazuju u tri tabele. Pretpostavljeni uslovi kredita su čisto komercijalni: rok otplate 6 godina, grejs period 1 godina, kamata 10 % godišnje. Zbog potrebe za proverom osetljivosti projekta na promenu cena na trţištu, uraĎena je i senzitivna analiza. Time su analizirane još tri varijante, sa povećanjem vrednosti investicije za 10 %, povećanjem troškova sirovina za 20 % i povećanjem cene električne i toplotne energije za 20 %. Finansijska ocena je na taj način prikazana za četiri varijante (osnovna i tri senzitivne) i tri podvarijante (izvori finansiranja), ukupno u dvanaest tabela. U nastavku ovog priloga prikazano je dvanaest tabela za finansijske ocene tri primera biogas postrojenja, a na kraju je dat tabelarni pregled koja varijanta investicije zadovoljava sve kriterijume za pozitivnu finansijsku ocenu. Dat je i primer kompletne finansijske analize za postrojenje snage 500 kW e u varijanti sa svim cenama po projektu, plasman 70 % preostale toplotne energije i izvor finansiranja 50 % iz kredita, sa prikazom rezultata u softverskom alatu koji je korišten. Na kraju, dat je generalni zaključak u vezi efekata investiranja u biogas postrojenja u Vojvodini, odnosno Srbiji.

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Osnovna varijanta (sve cene po projektu), podvarijanta bez kredita

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Osnovna varijanta (sve cene po projektu), podvarijanta kredit 50 %

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Osnovna varijanta (sve cene po projektu), podvarijanta kredit 90 %

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Senzitivna analiza investicija + 10 %, podvarijanta bez kredita

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Senzitivna analiza investicija + 10 %, podvarijanta kredit 50 %

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Senzitivna analiza investicija + 10 %, podvarijanta kredit 90 %

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Senzitivna analiza sirovine + 20 %, podvarijanta bez kredita

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Senzitivna analiza sirovine + 20 %, podvarijanta kredit 50 %

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Senzitivna analiza sirovine + 20 %, podvarijanta kredit 90 %

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Senzitivna analiza prodajne cene + 20 %, podvarijanta bez kredita

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Senzitivna analiza prodajne cene + 20 %, podvarijanta kredit 50 %

Finansijski efekti investicija za biogas postrojenja snage 150, 500 i 1.000 kW e: Senzitivna analiza prodajne cene + 20 %, podvarijanta kredit 90 %

Pregled finansijske ocene investicija za tri biogas postrojenja snaga 150, 500 i 1000 kW e

Kapacitet postrojenja

150 kW e

500 kW e

1000 kW e

Iskorišćenje toplotne energije

Investicija, troškovi i prodajne cene po projektu

Investicija+10 %, troškovi i prodajne cene po projektu

Investicija i prodajne cene po projektu, sirovine +20 %

Investicija i troškovi po projektu, prodajne cene +20 %

Bez kredita

Kredit 50 %

Kredit 90 %

Bez kredita

Kredit 50 %

Kredit 90 %

Bez kredita

Kredit 50 %

Kredit 90 %

Bez kredita

Kredit 50 %

Kredit 90 %

70%

12,46

10,07

8,99

11,67

10,21

9,13

7,89

6,53

5,50

19,69

18,04

16,81

30%

8,36

6,99

5,95

7,50

6,15

5,13

4,33

3,04

2,07

16,45

14,88

13,71

0%

5,77

4,46

3,46

3,97

2,69

1,72

1,28

0,03

-0,87

13,91

12,40

11,28

70%

18,68

17,03

15,79

18,45

16,80

15,57

16,76

15,10

13,95

26,82

25,02

23,64

30%

15,52

13,98

12,83

14,32

12,80

11,86

13,52

12,03

10,92

23,30

21,60

20,31

0%

13,12

11,64

10,54

11,09

9,66

8,59

11,03

9,59

8,53

20,73

19,08

17,83

70%

20,20

18,59

17,34

20,18

18,53

17,29

18,16

16,55

15,34

28,85

27,06

25,69

30%

16,75

15,18

13,99

15,60

14,04

12,88

14,56

13,04

11,89

25,06

23,32

22,00

0%

14,01

12,49

11,36

11,91

10,44

9,99

11,70

10,24

9,15

22,11

20,43

19,05

Kriterijumi za pozitivnu finansijsku ocenu: Ekonomičnost (prihodi / rashodi) > 15 %; Vreme povrata ulaganja < 10 godina; NPV > 0; IRR > 15 %; DSCR > 1. Napomena: Zelena polja označavaju scenarija koja ispunjavaju SVE kriterijume U poljima su upisane vrednosti Interne stope rentabilnosti u %, jer je ovaj racio najrestriktivniji

Primer kompletne finansijske analize za postrojenje 500 kW e: ulazni podaci (investicija, prihodi, rashodi), efekti investicije sa ocenom

Primer kompletne finansijske analize za postrojenje 500 kW e: finansijske projekcije (bilans uspeha, finansijski i ekonomski tokovi)

Primer kompletne finansijske analize za postrojenje 500 kW e: plan otplate kredita

Generalni zakljuĉak Specifična vrednost investicije (€/kW e) opada sa porastom instaliranog električnog kapaciteta biogas postrojenja, ali tada opada i visina feed-in tarife za isporučenu električnu energiju koja predstavlja osnovni i najveći izvor prihoda. Ipak, biogas postrojenja većih snaga postiţu bolje finansijske efekte. Finansijski efekti investiranja u biogas postrojenja najviše su osetljivi na stepen iskorišćenja toplotne energije, a zatim na porast cene investicije i povećanje cena sirovina. Kada je iskorišćenje preostale toplotne energije minimalno 50 %, parametri (racija) finansijske ocene generalno su veoma dobri i atraktivni za ulaganje privatnog kapitala, odnosno javno/privatno partnerstvo. Mala postrojenja (oko 150 kW e i manje), nisu atraktivna za ulaganje po sadašnjim visinama investicija i feed-in tarifa. S obzirom na tendencije porasta cena energije, realno je očekivati da se povećaju feed-in tarife, čime bi i mala postrojenja bila finansijski isplativija. Ovome bi značajno doprinelo i uvoĎenje posebnih bonusa, koji se dodaju na osnovnu visinu feed-in tarife. To bi posebno bilo značajno za mala biogas postrojenja koja bi koristila samo stajnjak kao supstrat za proizvodnju biogasa. Povoljniji uslovi kredita takoĎe bi doprineli boljim finansijskim efektima investicija. S obzirom na globalnu i regionalnu teţnju za većim korišćenjem obnovljivih izvora energije, realno je očekivati ponudu povoljnijih kredita.

Prilog III Dokumentacija za prikljuĉenje na elektrodistributivnu mreţu

Нови Сад, Булевар ослобођења 100 Дирекција за планирање и инвестиције, тел: +381 21 524727 Број: Датум:

ЗАХТЕВ ЗА ИЗДАВАЊЕ МИШЉЕЊА ОПЕРАТОРА ДИСТРИБУТИВНОГ СИСТЕМА О УСЛОВИМА И МОГУЋНОСТИМА ПРИКЉУЧЕЊА НА ДИСТРИБУТИВНИ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТСКИ СИСТЕМ ОБЈЕКТА ЗА ПРОИЗВОДЊУ ЕЛЕКТРИЧНЕ ЕНЕРГИЈЕ

Мишљење се прибавља у сврху: _________________________________________ _______________________________________________________________________ Подаци о странци: Пословно име: __________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ (Пословно име из регистра привредних субјеката) Карактеристични број подносиоца захтева: __________________________________________________________ (број решења о упису у регистар привредних субјеката) Име и презиме: _________________________________________________________________________________ (за прав. лица навести име одговорног лица) Место: _______________________________ Улица и број: ___________________________________________ _____________________________________ Матични број: ________________________________________ ПИБ: _____________________________________ Рачун: ___________________________________

Тел. бр: _______________________________

Подаци о објекту: Намена објекта:

Основна: ________________________________________________________________ Остале: _________________________________________________________________

Место: ________________________________________ Улица и број: ______________________________ Катастарска парцела:

Катастарска општина:

Електроенергетски подаци: Укупна назначена снага електране: _______________kVA Број генератора у електрани: ___________________ ком. Максимална снага са којом се предаје енергија у дистрибутивни електроенергетски систем: _____________ kW Максимална снага са којом се преузима енергија из дистрибутивног електроенергетског система: _____________ kW Граничне вредности фактора снаге електране приликом предаје енергије у дистрибутивни електроенергетски систем: cos φ: ________ индуктивно, ________ капацитивно Граничне вредности фактора снаге електране приликом преузимања енергије из дистрибутивног електроенергетског система: cos φ: ________ индуктивно, ________ капацитивно Начин рада електране: 1.

Острвски рад генератора за резервно напајање сопствених потрошача.

2.

Паралелан рад са дистрибутивним електроенергетским системом без предаје енергије у дистрибутивни електроенергетски систем, произведена електрична енергија се користи искључиво за напајање сопствене потрошње.

3.

Паралелан рад са дистрибутивним електроенергетским системом са предајом енергије у дистрибутивни електроенергетски систем у целости (изузев сопствене потрошње електране).

4.

Паралелан рад са дистрибутивним електроенергетским системом где се део енергије предаје у дистрибутивни електроенергетски систем а део користи за напајање сопствених потрошача.

5.

Комбиновани рад (острвски - паралелни рад), односи се на електране опремљене за обе врсте рада.

Коришћена примарна енергија: а) вода д) биомаса

б) ветар

в) сунце

ђ) отпадне материје

г) гас е) горивне ћелије

ж) _____________

Произвођачи и ознаке генератора предвиђених за уградњу: ____________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________

Подаци о производној јединици (генератору) са највећом назначеном снагом у електрани: Врста генератора: а) синхрони

б) асинхрони

в) инвертор

г) фотогени са инвертором

Технички подаци за генератор: Привидна снага Sng = __________ kVA

Самп за електране на ветар:

Активна снага Png = __________ kW Максимална привидна снага у трајаоу пд 60 s: S =____kVA

Фактор снаге _____________ Назначени напон Ung = __________ kV

Кпефицијент фликера генератпра Cf1 =________________

Назначена струја Ing = _________ A

Струје виших хармпника (ппсебан прилпг)

Полазна струја Ip = ____________ A Моторни залет:

а) предвиђен

б) није предвиђен

Подаци о производној јединици (генератору) са највећом полазном струјом у електрани: Врста генератора: а) синхрони

б) асинхрони

в) инвертор

Технички подаци за генератор:

г) фотогени са инвертором Самп за електране на ветар:

Привидна снага Sng = __________ kVA Максимална привидна снага у трајаоу пд 60 s: S =____kVA

Активна снага Png = ___________ kW Фактор снаге _____________

Кпефицијент фликера генератпра Cf1 =________________

Назначени напон Ung = __________ kV

Струје виших хармпника (ппсебан прилпг)

Назначена струја Ing = _________ A Полазна струја Ip = ____________ A Моторни залет:

а) предвиђен

б) није предвиђен

Остали подаци: Коефицијент фликера електране CfMEL = ___________ Планиран датум прикључења електране на дистрибутивну ЕЕ мрежу ____________ год. Уз захтев се прилаже следећа документација: 1.

Доказ о идентитету подносиоца захтева - фотокопија личне карте (пасоша) или оверено судско овлашћење о заступању са фотокопијом личне карте (пасоша) подносиоца захтева и извод из регистра привредних субјеката у оригиналу или овереној фотокопији са следећим подацима: Пословно име и седиште; адреса; број решења о упису у судски регистар; законски заступник; број рачуна, назив и седиште банке; матични број.

2.

Ситуациони план у размери 1:500 (1:1000) нацртан на копији плана катастарске парцеле, са изводом из катастра подземних инсталација, на којој ће се градити објекат, не старије од 6 месеци (оригинал или оверена фотокопија).

3.

Копију плана ширег подручја у одговарајућој размери, са изводом из катастра подземних инсталација, због одређивања трасе за градњу прикључног вода и осталих објеката неопходних за прикључење предметног објекта, не старије од 6 месеци (оригинал или оверена фотокопија).

4.

Опис и могућности регулације електране.

5.

_______________________________________________________________________________________

6.

_______________________________________________________________________________________ (приложено заокружити)

Нови Сад, Булевар ослобођења 100 Дирекција за планирање и инвестиције, тел: +381 21 524727 Број: Датум: На основу члана 52. Закона о енергетици ("Службени гласник РС", бр. 84/2004) и члана 5. Уредбе о условима испоруке електричне енергије ("Службени гласник РС", бр.107/2005), подносим

ЗАХТЕВ ЗА ИЗДАВАЊЕ ОДОБРЕЊА ЗА ПРИКЉУЧЕЊЕ НА ДИСТРИБУТИВНИ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТСКИ СИСТЕМ ОБЈЕКТА ЗА ПРОИЗВОДЊУ ЕЛЕКТРИЧНЕ ЕНЕРГИЈЕ Подаци о странци: Пословно име: __________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ (Пословно име из регистра привредних субјеката) Карактеристични број подносиоца захтева: __________________________________________________________ (број решења о упису у регистар привредних субјеката) Име и презиме: _________________________________________________________________________________ (за прав. лица навести име одговорног лица) Место: _______________________________ Улица и број: ___________________________________________ _____________________________________ Матични број: ________________________________________ ПИБ: _____________________________________ Рачун: ___________________________________

Тел. бр: _______________________________

Подаци о објекту: Намена објекта:

Основна: ________________________________________________________________ Остале: _________________________________________________________________

Место: ________________________________________ Улица и број: ______________________________ Катастарска парцела:

Катастарска општина:

Карактер прикључка: а) Стални

б) Привремен у трајању од _________________ од дана прикључења

Електроенергетски подаци: Укупна назначена снага електране: _______________kVA Број генератора у електрани: ___________________ ком. Максимална снага електране прилоком предаје енергије у дистрибутивни електроенергетски систем: _____________ kW

Максимална снага електране прилоком преузимња енергије из дистрибутивног електроенергетског система: _____________ kW Планирана годишња производња електричне енергије коју електрана предаје у дистрибутивни електроенергетски систем: ________________________ kWh Планирана годишња потрошња електричне енергије коју електрана преузима из дистрибутивног електроенергетског система: ________________________ kWh Планирана вршна снага и енергија по месецима коју електрана предаје у дистрибутивни електроенергетски систем: месец

јан.

феб.

март

апр.

мај

јун

јул

авг.

сеп.

окт.

нов.

дец.

Снага (kW) Енергија (kWh) Планирана вршна снага и енергија по месецима коју електрана преузима из дистрибутивног електроенергетског система: месец

јан.

феб.

март

апр.

мај

јун

јул

авг.

сеп.

окт.

нов.

дец.

Снага (kW) Енергија (kWh) Граничне вредности фактора снаге електране приликом предаје енергије у дистрибутивни електроенергетски систем: cos φ: ________ индуктивно, ________ капацитивно Граничне вредности фактора снаге електране приликом преузимања енергије из дистрибутивног електроенергетског система: cos φ: ________ индуктивно, ________ капацитивно Начин рада електране: 6.

Острвски рад генератора за резервно напајање сопствених потрошача.

7.

Паралелан рад са дистрибутивним електроенергетским системом без предаје енергије у дистрибутивни електроенергетски систем, произведена електрична енергија се користи искључиво за напајање сопствене потрошње.

8.

Паралелан рад са дистрибутивним електроенергетским системом са предајом енергије у дистрибутивни електроенергетски систем у целости (изузев сопствене потрошње електране).

9.

Паралелан рад са дистрибутивним електроенергетским системом где се део енергије предаје у дистрибутивни електроенергетски систем а део користи за напајање сопствених потрошача.

10. Комбиновани рад (острвски - паралелни рад), односи се на електране опремљене за обе врсте рада.

Коришћена примарна енергија: а) вода д) биомаса

б) ветар

в) сунце

ђ) отпадне материје

г) гас е) горивне ћелије

Остали подаци: Подаци о максималној снази када електрана преузима енергију из дистрибутивног електроенергетског система:

1.

Снага сопствене потрошње електране ____________ kW

2.

Укупна снага других потрошача који су прикључени на електрану __________ kW

Укупна снага када електрана преузима енергију из дистрибутивног електроенергетског система __________ kW Коефицијент фликера електране CfMEL = ___________ Планиран датум прикључења електране на дистрибутивну ЕЕ мрежу ____________ год. Уз захтев се прилаже следећа документација: 7.

Доказ о идентитету подносиоца захтева - фотокопија личне карте (пасоша) или оверено судско овлашћење о заступању са фотокопијом личне карте (пасоша) подносиоца захтева и извод из регистра привредних субјеката у оригиналу или овереној фотокопији са следећим подацима: Пословно име и седиште; адреса; број решења о упису у судски регистар; законски заступник; број рачуна, назив и седиште банке; матични број.

8.

Енергетска дозвола (за објекте снаге веће од 1 MW).

9.

Лиценца - дозвола за обављање енергетске делатности производње електричне енергије (за објекте снаге веће од 1 MW).

10. Одобрење за изградњу или реконструкцију објекта (оригинал или оверена фотокопија) са графичким прилогом из извода урбанистичког плана или акта о урбанистичким условима. 11. Ситуациони план у размери 1:500 (1:1000) са уцртаним положајем објекта који ће се градити, нацртан на копији плана катастарске парцеле, са изводом из катастра подземних инсталација, на којој ће се градити објекат, не старије од 6 месеци (оригинал или оверена фотокопија). 12. Копију плана ширег подручја у одговарајућој размери, са изводом из катастра подземних инсталација, због одређивања трасе за градњу прикључног вода и осталих објеката неопходних за прикључење предметног објекта, не старије од 6 месеци (оригинал или оверена фотокопија). 13. Документа о регулисању имовинско - правних односа (доказ о праву својине на објекту или праву коришћења објекта извод из листа непокретности или извод из земљишних књига не старији од 6 месеци; уговор - доказ о праву градње на парцели над којом подносилац захтева нема право власништва ни коришћења земљишта, ...). 14. Појединачни подаци за сваки генератор и блок трансформатор на посебном обрасцу. 15. Опис врсте и начина рада погонске машине и генератора, као и начина прикључења на дистрибутивну ЕЕ мрежу. 16. Опис и могућности регулације електране. 17. Технички извештај, једнополна шема електроенергетског постројења електране. 18. Опис уређаја заштите. 19. Прорачун и вредности струја кратких спојева на прагу електране. 20. 21.

_______________________________________________________________________________________ Име ппднпсипца захтева _______________________________________________________________________________________

22.

и пптпис : _______________________________________________________________________________________ (приложено заокружити)

____________________________ ____________________________

Датум:____________ Местп:______________

Адреса:

________________________ (за кпресппденцију) Тел. бр: __________________________

Prilog IV Firme u oblasti biogasa u Srbiji U ovom prilogu su po abecednom redu navedene firme koje se bave bilo kojom delatnošću u oblasti biogasa, a do završetka studije su dostavile svoje podatke.

Building Systems Development Building Systems Development –BSD nudi sledeće usluge: 1. Konsalting i izrada studija izvodljvosti za biogas postrojenja za i druga postrojenja za kogeneraciju. 2. Projektovanje i nabavka opreme. 3. Kompletno izvoĎenje postrojenja, ključ u ruke. 4. Priprema i realizacija CDM (Clean Development Mechanism) projekata. BSD moţe da obezbedi i finansijsku podršku, ali bi investitor morao da ima 15 % ili više vlastitih sredstava. Postoji mogućnost da se pri realizaciji projekta angaţuje vlastita ili lokalna operativa, uz instruktaţu i nadzor. U okviru BSD deluje i gospodin Erwin Wiemken iz Nemačke, koji je vodio projektovanje, izgradnju i puštanje u rad preko četrdeset biogas postrojenja. Osim toga, osnovana je i firma KoGea Energy Solutions d.o.o, koja je oficijalni partner i distributer nemačke firme za proizvodnju kogenerativnih postrojenja MTU Onsite Energy GmbH. Firma saraĎuje sa kompanijama iz Švajcarske, Nemačke i Rusije, koje imaju tehnološki razvijen know-how sa najvišim standardima u projektovanju biogas postrojenja.

Kontakt: Zora Boţić, dipl. inţ. maš. Adresa: Gogoljeva 19, 21000 Novi Sad Tel/fax: 021/474-67-21, 021/527-630, 021/661-80-05 Mob: 063/755-81-30, 064/345-45-82 Internet: http://www.energy-bsd.com/ E-mail: [email protected]

Fakultet tehniĉkih nauka, Novi Sad Fakultet tehničkih nauka u Novom Sadu je jedna od najvećih visokoškolskih ustanova u Srbiji. Pokriva širok spektar tehničkih disciplina. U okviru Departmana za inţenjerstvo zaštite ţivotne sredine deluje Katedra za inţenjerstvo biosistema. Pored obrazovanja u oblasti obnovljivih izvora energije članovi Katedre radili su na brojnim nacionalnim i internacionalnim projektima. U oblasti biogasa ostvarena je stalna kooperacija sa partnerima u Nemačkoj, Rumuniji, MaĎarskoj i Sloveniji. Članovi Katedre i drugi saradnici kvalifikovani su za konsultantske usluge i izradu prethodnih studija izvodljivosti za biogas postrojenja.

Kontakt: Adresa: Trg Dositeja Obradovića 6, 21000 Novi Sad Tel: 021/485 2369; 021/485 2430 Fax: 021/455 672 Internet: www.ftn.uns.ac.rs; www.izzs.uns.ac.rs E-mail: [email protected]; [email protected]

Jovan Krstić, dipl. ing. Adresa: Veselina Masleše 72, 21000 Novi Sad Tel: 021/677 5455 E-mail: [email protected]

Delatnost Projektovanje i izvoĎenje radova iz oblasti grejanja i klimatizacije, modernizacija postojećih i izgradnja novih termoenergetskih postrojenja, obnovljivi izvori energije. Tehno-ekonomske analize opravdanosti ulaganja u: Razvoj proizvoda i kapaciteta (www.finasistent.rs). Uštedu energije za grejanje prostora i sanitarne vode (izolacija graĎevina, zamena/ rekonstrukcija energetske opreme energetski efikasnijom opremom, zamena energenata jevtinijim i ekološki čistijim, upotreba obnovljivih izvora energije – biomasa, solarna energija, geotermalna energija). Proizvodnju energije/energenata za sopstvene potrebe i trţište, električne energije iz energije sunca, vodenih tokova i vetra, biogasa iz ostataka poljoprivredne proizvodnje i ţivotinjskih farmi, briketa biomase. Zaštita intelektualne svojine Izrada tehničke dokumentacije za prijavu patenta, ţiga i modela /dizajna. Reference Trideset studija opravdanosti ulaganja u braunfild/grinfild investicije za domaće i strane investitore. Preko dve stotine biznis planova/fizibiliti studija za start-up firme i aktuelna privredna društva u postupku investiranja i apliciranja za kredit/podsticajna sredstva. Preko tri stotine tehničkih dokumentacija za zaštitu intelektualne svojine.

"PRO-ING" AD

Delatnost firme je projektovanje, izvoĎenje i nadzor stambenih, poslovnih i industrijskih graĎevinskih objekata, kao i sistema za prečišćavanje otpadnih voda sa produkcijom biogasa. "Pro-ing" AD zapošljava licencirani stručni kadar iz graĎevinske, elektro, mašinske i hidro struke. Referentni objekti sa produkcijom biogasa: - Postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda u fabrici "ALLTECH-SERBIA" u Senti - Postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda u Subotici.

Kontakt: Adresa: Bulevar Mihajla Pupina 3/II, 21000 Novi Sad Tel: 021/489 4200 Fax: 021/420 163 Internet: www.pro-ing.rs E-mail: [email protected]

Viessmann d.o.o. Beograd Viessmann Group se na trţištu biogas-tehnologija pojavljuje kao kompetentan partner u skladu sa svojim principom „sve iz jedne ruke“. Kupcima je na raspolaganju stručni tim iz oblasti konsaltinga, projektovanja, procesne tehnike, mikrobiologije i izgradnje biogas postrojenja. U okviru Viessmann Group deluju nekoliko firmi prema posebnim oblastima za proizvodnju i korišćenje biogasa. Poseduju brojne reference koje mogu da se provere na internet stranici firme: www.viessmann.com/com/en/products/Biogas-plants.html

Od 1995. godine firma Schmack biogas je merilo za biogas postrojenja sa visokom efikasnošću, a sada deluje u okviru Viessmann Group. Ova firma je kompetentna za sve usluge za biogas postrojenja sa mokrom fermentacijom. U obzir dolaze veličine biogas postrojenja u opsegu od 185 kWe do 20 MWe.

BIOFerm je specijalista za biogas u Viessmann grupi. Preduzeće je osnovano 2001, a od 2007. je deo Viessmann Group. BIOFerm GmbH nudi planski koncept razvoja i implementacije projekata za biogas postrojenja na bazi suve fermentacije.

Carbotech je jedna od vodećih firmi za isporuku kompletnih postrojenja za prečišćavanje biogasa do kvaliteta zemnog gasa (biometana). Carbotech biogas postrojenja su godinama u mnogim evropskim zemljama u radu. Ona su pouzdana i visoko efikasna.

Kontakt: Bojan Grujički, dipl. ing, direktor Adresa: Tabanovačka 3, 11010 Beograd, Srbija Tel: 011/30 97 877, 011/30 97 077 Fax:011/30 97 886 Mob: 063/68 50 68 Internet: www.viessmann.rs E-mail: [email protected]

Green Organic YU Kapital je firma osnovana 2003, a krajem 2009. počela je da se bavi energetikom i obnovljivim izvorima energije, a vrlo aktivno planiranjem i izgradnjom biogas postrojenja. U oblasti biogas pruţaju usluge: Izgradnja biogas postrojenja po sistemu „ključ u ruke“, nudeći fleksibilna individualna rešenja za svako postrojenje po najnovijoj tehnologiji iz Nemačke, ukoliko je neophodno, obezbeĎuje se i finansiranje projekata, izrada finansijske konstrukcije i tehnološkog projekta, pomoć u dobijanju neophodnih saglasnosti i dozvola, nadziranje izgradnje postrojenja, osnivanje partnerskih odnosa sa klijentima. Većina opreme je od prohroma. Partner iz Nemačke izgradio je 280 biogas postrojenja i specijalizovan je za organski otpad. MeĎu najboljima su u otpadu iz klanica i otpadu iz šećerana. Poseduju sopstveno postrojenje snage 7,5 MW, a grade još jedno snage 5 MW. U trenutku izrade studije, u toku je bila izgradnja tri biogas postrojenja.

Kontakt: Marko Krajnčič, direktor Adresa: Dobračina 29, 11000 Beograd Tel: 011/30 37 321 Fax:011/26 28 908 Mob: 065/280 21 60 Internet: www.yukapital.com; www.biogassrbija.com E-mail: [email protected]

Prilog V JAVNI KONKURS FONDA ZA ZAŠTITU ŢIVOTNE SREDINE

Studija biogas_Martinov i saradnici_maja 2011.pdf

Recommend Documents